廈門雨傘彈簧結(jié)構(gòu)中包含的巧妙的力學(xué)原理

  廈門雨傘彈簧是生活中不可缺少的物品，用來遮風(fēng)、擋雨和防曬。從結(jié)構(gòu)上雨傘可分為手動(dòng)式、半自動(dòng)式和全自動(dòng)式三種。手動(dòng)式雨傘的開、合都需要人工手動(dòng)來完成。半自動(dòng)雨傘可自動(dòng)打開，收起則需人工完成。全自動(dòng)雨傘的開、合均可自動(dòng)完成。其中，半自動(dòng)雨傘是最常見的一種。廈門雨傘彈簧的主體結(jié)構(gòu)由傘柄、傘骨、傘面三部分組成。傘柄是雨傘的主心骨，對(duì)雨傘整體起支持作用。傘骨支撐整個(gè)傘面，負(fù)責(zé)傘面的開合。傘面則起著擋雨遮陽的作用。

  傘柄上有強(qiáng)力壓縮彈簧，雨傘正是依靠它強(qiáng)大的彈力將傘面撐開的。但是，仔細(xì)觀察我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，彈簧的兩端均不固定，其自身可沿著傘柄整體上下滑動(dòng)，彈簧在撐開雨傘的同時(shí)，將自身也舉了起來。試想，彈簧自身是有重量的，傘面和傘骨也有重量，為什么彈簧不但能克服自身的重量，還能克服傘面和傘骨的壓力將自身舉起，將雨傘撐開呢？乍一看，這似乎違背了萬有引力定律。
  廈門雨傘彈簧結(jié)構(gòu)看似簡(jiǎn)單，其實(shí)它里面包含了巧妙的力學(xué)原理，現(xiàn)具體分析如下。雨傘具有傘柄呈四周放射狀對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，我們沿一對(duì)兒傘骨畫出雨傘的縱剖面圖，字母標(biāo)記的各點(diǎn)均由鉸鏈連接。假設(shè)傘面、傘骨和彈簧的等效總重量為G，如果雨傘共有n根傘骨，則每根傘骨受到的壓力相當(dāng)于在圖中的M、N兩點(diǎn)分別掛了一個(gè)重量為G/n的重物。