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2016
12-25

揭秘为什么桥大多设计成拱形?

揭秘为什么桥大多设计成拱形?

生活中,我们见过许许多多的桥。这些桥大多设计成拱形的,这是为什么呢?为什么不设计成凹形的呢?况且设计成拱形的桥,还会给交通造成不便。因为如果是跨度比较小的桥梁还无所谓,如果是跨度较大的桥梁,就会拱顶很高,进而使得坡度比较大,这样一来,无论是行人还是车辆通过时,都非常不便。如果设计成凹形的桥,汽车还会省油,因为汽车在向下行驶时,会有一个向前冲的力,具有一定的势能,这个势能便可以帮助它顺利地到达桥的那一端。难道我们的桥梁专家不明白这一点吗?

实际上,我们的桥梁专家怎么会不明白呢,设计成拱形不仅仅是美观好看,这里面还蕴含一定的力学原理的。

桥设计成拱形,是因为当汽车经过时,桥所承受的压力比较小,桥体所需要的支撑力便小。而相比之下,凹形桥承受的压力较大,桥体所需要的支撑力便大。这是为什么呢?因为无论是拱形桥还是凹形桥,当汽车通过大桥时,由于汽车方向的改变产生的向心加速度,需要向心力F。拱形桥的圆心在桥下方,因而向心力方向向下,这样就使得自身重力mg与支撑力N1的合力向下,即支撑力小于重力,也就是拱形桥耐重。F=Mg-N1,所以 N1=Mg-F。凹形桥的圆心在桥上方,因而向心力F就向上,这就使重力Mg与支持撑力N2的合力向上,即支撑力大于重力。也就是凹形桥不耐重。F=N2-Mg,所以 N2=F+Mg。由此看来,如果仅仅是为了汽车省那么一点点油而改变桥的设计,那么岂不是抓不住重点了。由魔尺世界最强大脑整理提供

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作者:百变魔尺的玩法魔尺变球|江苏卫视最强大脑全集一站到底题库大全开讲啦观后感情商培养测试题
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