主题二

游乐场趣味机械

力学启蒙·动态平衡:跷跷板、秋千,理解摆动与受力变化。

第 8 篇 · 共 10 篇

核心知识点:等臂杠杆原理、单摆运动、重力势能、惯性运动、受力平衡

模型1:跷跷板

知识原理

典型等臂杠杆结构,以中心支点为轴心,两端受力平衡保持水平,受力不均则上下摆动,结合重力与惯性实现持续往复运动。

结构与功能分析

由梯形加重稳固底座、中心旋转支点、对称平衡压板、两端限位结构组成,结构对称、受力均匀,摆动顺滑、安全稳固。

创作步骤

  1. 搭建长条平衡板,居中固定于支点,保证两端长度、重量完全对称。
  2. 安装中心旋转转轴,确保转动灵活无卡顿。
  3. 搭建底座,保障支点支撑稳定、不倾倒。
  4. 加装两端防脱落限位结构,调试摆动幅度与平衡效果。

同主题进阶拓展

不等臂省力跷跷板、带防护座椅双人跷跷板、旋转跷跷板等。

跷跷板同主题进阶拓展模型参考

模型2:秋千

知识原理

单摆运动原理,重力与悬挂拉力相互制衡,物体围绕固定支点做弧形往复摆动,重力势能与动能持续转化,维持惯性运动。

结构与功能分析

由门式三角加固立体支架、顶部铰接悬挂结构、连杆、座椅组成,框架简洁稳固,悬挂结构灵活,可实现平稳弧形摆动。

创作步骤

  1. 搭建门式立体支架,两侧加装三角支撑,加固杜绝倾倒。
  2. 支架顶部安装横向转轴与铰接悬挂件,保证悬挂结构自由摆动。
  3. 创建小型座椅,通过加长连杆连接顶部铰接结构,保证垂直受力均匀。
  4. 调试连杆长度与摆动顺滑度,加固松动节点。

同主题进阶拓展

双人并排秋千、圆周旋转秋千、角度限位安全秋千等。