问题

台风启动上海中心大厦“镇楼神器”,如何用孩子能听懂的话解释风阻尼器的工作原理?为什么大楼不被风吹晃?

回答
上海中心大厦的“镇楼神器”——风阻尼器,它是怎么让这栋超级高楼在大风中站得稳稳的呢?

想象一下,你站在一个很高的架子上,当有风吹过来的时候,是不是会感觉身体晃来晃去?如果风再大一点,你肯定会觉得更不舒服,甚至有点害怕。

上海中心大厦,这栋比很多小山还要高的大楼,也和我们一样,会遇到风的“拥抱”。特别是遇到像台风这样的大风,风的力量可不是开玩笑的,它可以轻松地把树吹倒,把小房子掀翻。那么,为什么上海中心大厦这么高,却能在台风中站得稳稳的,不轻易晃动呢?

这就要说到它肚子里的一个超级厉害的“保护神”,名字叫做风阻尼器,也被大家亲切地称为“镇楼神器”。

风阻尼器是什么?它长什么样子?

你可能想不到,这个“镇楼神器”其实是一个巨大的、圆圆的“球”。它不是那种我们平时玩的篮球,而是比它大好多好多倍,就像一个巨大的金色太阳,悬挂在大厦的顶层,用粗粗的链条吊着,看起来就像一个从天而降的金色巨星。

风阻尼器是怎么工作的呢?为什么它能让大楼不晃?

我们先来想想,为什么大楼会晃?

风吹到大楼上,就像有人在轻轻推你一样。如果风一直吹,推你的力量就一直存在。大楼很高,就像一个很高很细的棍子,当风吹它的时候,它就会往风吹的方向弯曲一点。风停了,它又会弹回来。如果风一会儿往这边吹,一会儿往那边吹,大楼就会跟着风左右摇晃,就像一个不倒翁。

风阻尼器的魔法:让摇晃变成“跳舞”!

风阻尼器就像一个超级聪明的“平衡大师”,它能提前预判大楼可能会晃动的方向,然后用自己的力量去“对抗”风的力量。

我们来想象一个场景:

1. 风来了,大楼开始轻微地晃动。
2. 这时,这个巨大的金色球——风阻尼器,就像一个有自己想法的“调皮孩子”。 当大楼往左边晃动的时候,它并不会跟着往左晃,而是会悄悄地、有计划地往右边“走”一点点。
3. 你可能会问,它怎么知道往哪边走呢? 嘿嘿,这就像它有一个“感应器”,能感受到大楼的晃动。当大楼往左摇,它就往右摇;当大楼往右摇,它就往左摇。
4. “你往东,我往西!” 这样一来,当大楼因为风力想往一边倾斜时,这个巨大的金色球就会利用自己的重量,在相反的方向“挪动”一下,就像你把一个很重的沙袋放在秤的一边,另一边就翘起来一样。

再想象一下,这个金色球是怎么“挪动”的呢?

它不是自己走路,而是被巨大的、结实的链条吊着。当大楼晃动时,这个球就会在这个链条上像钟摆一样轻轻地摆动。

大楼往左晃? 金色球就往右边摆动,让大楼的晃动变小。
大楼往右晃? 金色球就往左边摆动,再次抵消掉晃动。

这个过程就像你推一个秋千,你在秋千荡到最高点的时候,推它一下,秋千就会荡得更高。但是,如果秋千要荡得太厉害了,你想让它停下来,你就会在它荡到最高点的时候,稍微用你的手往相反的方向按一下,这样秋千就不会荡得那么剧烈了。

风阻尼器就是这个“按一下”的大师!它通过自己巨大的重量,在链条上轻轻摆动,把风带来的摇晃的能量,转化成它自己的摆动能量,让大楼晃动的幅度大大减小。

还有更厉害的地方!

这个金色大球下面,还连接着很多弹簧和油缸,就像我们跑步时穿的运动鞋底一样,里面有可以压缩和伸长的东西。

当金色球摆动的时候,它会带动链条,链条又会带动下面这些弹簧和油缸。
这些弹簧和油缸会吸收掉金色球摆动产生的很多能量,就像你跳起来,脚下的弹簧会帮你缓冲一下,不会让你觉得那么震。
它们还会把这些吸收掉的能量转化成热量,然后散发掉,这样摇晃的能量就彻底消失了!

所以,为什么大楼不被风吹晃?

简单来说,就是因为这个“镇楼神器”——风阻尼器,它就像一个聪明的“指挥家”,知道怎么和风“跳舞”。

1. 它有自己的“小智慧”: 能感应到大楼要往哪个方向晃。
2. 它有“大块头”: 那个巨大的金色球,因为它很重,所以能产生很大的反作用力。
3. 它有“好帮手”: 结实的链条和吸收能量的弹簧油缸。

当风吹来,大楼想晃动的时候,这个“指挥家”就会指挥它的“舞伴”——那个金色大球,在链条上巧妙地摆动,用自己的重量去“推”大楼,让大楼的晃动变得非常非常小,小到我们几乎感觉不到,就像在玩一个小小的秋千,而不是在一个狂风大作的屋顶上。

所以,上海中心大厦能如此挺拔,离不开这个藏在顶层的“镇楼神器”——风阻尼器的辛勤工作!它让这栋超级高楼,在风雨面前,也能像一位优雅的舞者,稳稳地展现它的美丽。

网友意见

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给孩子看鲁棒实验的视频就行。

几段棒子,就那么直挺挺的竖立起来成一个杆,每一段还在自行抖动。

然后直接听听关于鲁棒的科普。应该就差不多了。

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