雨傘彈簧結(jié)構(gòu)中包含的巧妙力學(xué)原理

  雨傘彈簧是生活中不可缺少的物品，用來(lái)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(kāi)、合都需要人工手動(dòng)來(lái)完成。半自動(dòng)雨傘可自動(dòng)打開(kāi)，收起則需人工完成。全自動(dòng)雨傘的開(kāi)、合均可自動(dòng)完成。其中，半自動(dòng)雨傘是最常見(jiàn)的。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(kāi)合。傘面則起著擋雨遮陽(yáng)的作用。

  傘柄上有一根強(qiáng)力壓縮彈簧，雨傘彈簧正是依靠它強(qiáng)大的彈力將傘面撐開(kāi)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(kāi)雨傘的同時(shí)，將自身也舉了起來(lái)。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(kāi)呢？乍一看，這似乎違背了萬(wàn)有引力定律。
  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。雨傘彈簧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(huà)出雨傘的縱剖面圖，如圖2所示，圖中字母標(biāo)記的各點(diǎn)均由鉸鏈連接。