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高塔抗风

小学 · 技术与工程 · 模拟器 · 5–6 年级

在实验室中打开

这是模拟,不是实验。下面的画面用来帮你想明白原理;真正学科学要动手做 —— 本页附有「真实实验怎么做」,照着做一遍才算学会。

知识点 · 要点

  • 高塔会不会被风吹倒,取决于三个因素:底面积(越宽越稳)、高度(越高越容易被吹倒)、重心高低(越低越稳)。
  • 把重心压低最有效,因为"抗倒"比的是扶正的本事:重心低,同一个倾斜角度下重心不容易偏出底面。
  • 所以真实的塔和吊车都在底部加重配重:既增加了重量,又把重心压得很低。
  • 自检:只把底宽调大一倍,临界风速必须变大;只把高度调大一倍,临界风速必须变小;加底部配重,临界风速也必须变大。

真实实验怎么做

安全提示:用电扇时不要对着脸长时间吹、不要碰扇叶;搭高塔要放在宽敞桌面中间,倒下来别砸到旁边的杯子和手。
  1. 器材:几块积木(或乐高)、一把小电扇(或扇子)、一块橡皮泥。
  2. 搭一座又高又窄的塔,用扇子吹,看它几档风会倒。
  3. 把它加宽底座重搭一座,同样的风再吹一次。
  4. 再把橡皮泥捏成一块压在底座上(当配重),再吹一次。
  5. 比一比:哪一种办法最管用?想一想真实的塔吊为什么底下要压大混凝土块。

拓展延伸

  • 上海中心大厦在 600 米高处装了一个几百吨的"阻尼器",风一来它就朝反方向晃,把楼的摆动抵消掉 —— 这是另一种思路:不是硬扛,而是化掉。
  • 塔吊的底座下面压着几大块混凝土,既加重又降低重心;塔吊越高,配重就越重,这是同一道理。
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