不倒翁

清代史學家、文學家趙翼在《陔餘叢考？卷三十三》中記載說：“兒童嬉戲有不倒翁，糊紙做醉漢狀，虛其中而實其底，雖按捺旋轉不倒也。”另據五代王定保所撰《唐摭言》中顯示，不倒翁是由唐代的“捕醉仙”轉化而來，“捕醉仙”當時又叫“勸酒胡”、“酒鬍子”，是古代人們勸酒的一種工具。用木頭刻成人形，上部細，下部粗。飲酒時，人們圍桌而坐，把“捕醉仙”放在一隻盤子里置於桌子中間，由年

齡長者開始用手捻轉，使之呈旋轉狀，當它停下來時，手指向誰誰就飲酒，然後由飲了酒者接著捻轉，如此往複，直到盡興為止。宋代竇革所著《酒譜酒令》一書中對此有詳細記載：“今之世，酒令其類尤多。有捕醉仙者，為禹人，轉之以指席者。”南宋張邦基在《墨庄漫錄》中對這一勸酒工具的製作和使用也進行了記述：“飲席刻木為人，而銳其下，置於盤中，左右攲側，僛僛然如舞狀，久之力勁乃靜。視其傳籌所至，酬之以杯，謂之勸酒胡。”唐代盧汪晚年時曾作有《酒鬍子長歌》一篇，其中記敘道：“胡貌類人，變有意趣，然而傾側不定，緩急由人，不在酒胡也。”後來，不知是哪位民間藝人見此“捕醉仙”煞是喜人，便加以改進，製成了頭戴烏紗、身著官袍的不倒翁玩具，並很快受到人們尤其是孩子們的歡迎。

這一玩具出現以後，人們根據其具有扳倒后能馬上自動直立起來的特點，便以不倒翁之稱來諷刺那些巧於保持自己地位和靠耍弄權術而經久不倒的人。明代江南才子徐文長曾以《不倒翁》為題寫過一首詩：“烏紗玉帶儼然官，此翁原來泥半團；忽然將你來打碎，通身上下無心肝。”此詩妙在一語雙關，將封建社會那些表面上正人君子，實際上沒有心肝的官僚刻畫得惟妙惟肖、入木三分。

國畫大師齊白石則作有三首有關不倒翁的題面畫詩。其一為《題不倒翁》：“能供兒戲此翁乖，打倒休扶快起來。頭上齊眉紗帽黑，雖無肝膽有官階。”其二為借用徐文長的詩所作的《持扇不倒翁》：“烏紗白帽儼然官，不倒原是泥半團。將汝忽然來打破，通身何處有心肝。”其三為《不倒翁》：“秋扇搖搖兩面白，官袍楚楚通身黑。笑君不肯打倒來，自信胸中無點墨。”

現如今，不倒翁的含義又有了新的轉注。前些年，池北偶先生曾為華君武先生的漫畫《不倒翁倒了》題詩一首：“此翁就不倒，自在又逍遙。賠錢無所謂，補貼伸手要。廠長照樣當，不愁烏紗帽。如今世道變，無法撈稻草。虧損得關門，靠山沒處找。時來厄運到，不倒翁倒了。”此詩在對當今社會上新的不倒翁進行辛辣地諷刺的同時，也道出了他們的最終結局。

上輕下重的物體比較穩定，也就是說重心越低越穩定。當不倒翁在豎立狀 態處於平衡時，重心和接觸點的距離最小，即重心最低。偏離平衡位置后，重心總是升高的。因此，這種狀態的平衡是穩定平衡。所以不倒翁無論如何搖擺，總是不倒的。再比如像我們在科技館看到的“錐體上滾”實驗，也是這個道理，由於錐體的形狀和兩邊軌道的形狀，使它的重心在下降，但看起來好像在上升，向上滾與生活中的事實不符合。但它只是一種假像，看到它的本質，還是重心降低了，因此重心越低越穩定。在生活中為增加物體的穩定性，我們常採用加重下面的重量，如電扇底座、話筒架、公共汽車站牌等。

利用重心這種特點，還可以做許多有趣的實驗和解釋一些現象。如可以做一個斤頭蟲，把一粒膠囊打開，裝入一個小滾珠，即可來回翻跟頭。我們常見一個盒子只放在桌上一點，但卻不掉下去，這是因為盒子靠桌子的一頭，是"重心"所在，所以盒子懸空，但

不掉下來。走鋼絲的雜技演員，手持平衡棒也是為降低重心，達到平衡的目的。一、力學原理

最常見的不倒翁是紙身、泥底，即用紙漿灌模或用廢紙粘糊成形，再用泥土 製成半圓形的底座，將二者粘合好之後，再在外表糊上凈紙，施以彩繪而成；也有的用木頭做底，底部中心固定上鐵塊和小石子；還有用小葫蘆挖凈內瓤，內部灌鉛做成的"葫蘆"；

還有用雞蛋殼、舊乒乓球做成的小不倒翁。所有的這些不倒翁都有相同的特點：上半身為空心殼體、下半身是一個實心的半球體，底部為圓形。這些特點使它們具有了一致的基本力學結構，都能達到“不倒”的效果。

不倒翁為空心殼體，重量很輕；下半身是一個實心的半球體，重量較大，不倒翁的重心就在半球體之內。下面的半球體和支承面之間有一個接觸點，這個半球體在支承面上滾動時，接觸點的位置就要發生改變。不倒翁始終用一個接觸點站立在支承面上，它永遠是一個獨腳體。

不倒翁在受到外力的作用時，就要失去平衡，而在外力去除后，不倒翁能自行回復到平衡狀態，這說明不倒翁具有一種抵抗外力干擾保持平衡的能力，這就是平衡的穩定性。這種抵抗干擾保持平衡的能力的形成，應該從不倒翁的受力情況來看。

第一，不倒翁平衡的受力情況。不倒翁在桌面上，受到兩個外力的作用：一個是重力G，地球對不倒翁的吸引力；另一個是支持力，桌面對牛球體的反作用力。根據物體的平衡條件，只要這兩個力大小相等、方向相反、作用在一條直線上，不倒翁就能夠保持平衡的狀態。

第二，不倒翁傾斜的受力情況。不倒翁傾斜時受到兩個力矩的作用，我們稱外力的作用為干擾，外力形成干擾力矩；另一個叫抵抗力矩，由自身的重力形成。本來不倒翁是

直立的，由於外力的作用，外力對不倒翁與製成面的接觸點產生力矩，使不倒翁傾斜，打破原來的平衡。此外，本來重力是不產生力矩的，因為本來不倒翁是直立的，重力的作用線和支點位於同一直線上，力矩為零。由於外力的作用，不倒翁傾斜，半球體向一側滾動，接觸點隨之移動，形成了新的接觸點，即形成了新的支點，此時重力的作用線和原支點不在同一直線上，因而形成力矩，這就是抵抗力矩。正是由於抵抗力矩的形成和發展，抵抗和制止了外力的干擾作用。抵抗力矩的方向和干擾力矩的方向正好相反，同時隨著不倒翁傾斜的角度不斷增大，重心作用線的偏移量也不斷增大，抵抗力矩的量值也不斷增大，當抵抗力矩等於干擾力矩時，不倒翁就進入新的平衡狀態--傾斜的平衡狀態，此時外力的干擾作用也就宣告停止。由此可知，不倒翁受到外力干擾后，原有的平衡破壞了，但新的平衡隨之形成，不倒翁可以接續地保持平衡，雖然平衡的方式不同，但平衡的本質不變，這種便是動態平衡。第三，不倒翁復原的受力情況。從勢能角度考慮，勢能低的物體比較穩定，物體一定會向著勢能低的狀態變化。當不倒翁倒下的時候，由於集中了大部分重心的底座被抬高，造成勢能增加，所以不倒翁要回復原來的位置。從槓桿原理來說，不倒翁倒下時，重心的作用點一直處於端部，不管支點在哪裡，雖然底座的力臂較短，但是力矩=力*力臂，不倒翁還是會因為底座那頭力矩大而回復到原來位置。此外，不倒翁底部為圓形，摩擦力小，便於不倒翁回到原來位置。

在以上的整個過程中，建立新的平衡是其中主要的問題，因為只有如此才能抵制外力的干擾，而回復原有的平衡則是次要問題，因為此時外力的干擾已經去除。在整個過程中不倒翁始終保持平衡的屬性，這便是"平衡的穩定性"。

綜上所述，這個原理的要點在於：使重力的作用線偏離支點，使重力對支點產生力矩，即抵抗力距。由於不倒翁傾斜的角度不斷增大，重力作用線的偏移量隨之增大，抵抗力矩也隨之增大，最終實現和外力力矩的平衡，不倒翁抵抗外力干擾、保持平衡的能力就是這樣形成的。

早在屬於母系社會的西安半坡村遺址中曾發掘到一種提水壺。這種水壺裝水時，就會往一邊傾斜，裝滿水后則會自動立起來，非常方便於打水。

到了先秦時期這種水壺演變成一種“飲器”，《荀子》中講到，孔子到魯桓公廟參觀，看見“飲器”，問是什麼東西。守廟者回答：這是放在座位右邊喝酒的用具，這種用具巧妙的很：當它沒有裝酒的時候呈倒斜狀，酒裝的適中，就會立起來，而裝得太滿，又會傾倒。經孔子“點撥”之後，後人就將這種東西放在座位右邊，用來提醒自己辦事做人要適中，不虛不滿。

由此也就出現“座右銘”一詞。這些東西據考證，用的都是頭輕腳重的重心原理，就是不倒翁的前身。

不倒翁力學原理在人們的生產生活中有著廣泛的應用。在建築設計、玩具製造、生活用品、汽車結構設計以及體育健身等方面，不倒翁原理不僅帶給了人們樂趣，人們還對"上輕下重的物體因重心低而更加穩定"加以充分利用，較大的提高了各種設施的常見的不倒翁玩具、不倒翁式水杯、不倒翁式沙袋。

在玩具、生活用品、體育器材方面，不倒翁杯為涉及一種杯狀盛物的器皿，其特徵是：上輕下重內空，加厚的圓弧形底部，重量集中於杯體底部中心，底部接觸面很小，移動時

杯體可搖晃。不倒翁沙袋是一種常見的體育鍛煉器械，它依靠其鐵質材料的底盤來穩定 重心，使絕大部分的重量都集中在很低的位置，上部僅為很輕的軟質泡沫或其他物質，即使受到較強的外力作用，沙袋也不會傾倒。類似的還有電扇底座、話筒架、公共汽車站牌等。西安小雁塔 汽車操控性能因不倒翁原理而提高在建築設計、汽車結構方面，有1300年歷史的西安小雁塔，歷經幾十次地震而不倒，史載大地震曾使其3次開裂又3次複合，尤其是1556年的一次地震將其由56米的完整高度震為43米的現存高度，但是其塔身不傾斜，讓人驚奇。原因何在？小雁塔塔基四周直徑60米左右的地下，由外至塔基中心處的夯土層逐漸加深，中心部位是數層青石，上面用磚砌出塔基，同時地面壘了三米高的台基，其正上方才是塔身。這使得此塔整體上好似不倒翁一般，故雖經千年而無大恙。汽車在設計製造時，通過增加底盤占整個車體重量的比例，降低汽車的重心，可以使汽車在緊急剎車或者轉彎 時，保持平衡狀態，避免撞車、翻車等危及生命安全的交通事故的發生，用不倒翁原理提高了汽車的操控性能。此外，在科技館看到的"錐體上滾"實驗，手持平衡棒的走鋼絲雜技演員，太極拳裡面的身體半蹲姿勢等，都利用到了不倒翁原理。

舊時有一種叫不倒翁的兒童玩具，形似老人，上輕下重，扳倒后能自動起來，俗呼“扳不倒”。

不倒翁，因其按捺旋轉不倒的特點，被賦以善於自保的代名詞。有這樣一個故事：清朝有個大官，黨羽眾多，一次，一個自稱門生的人來拜見，並帶來一個大漆盒，打開一看，裡面是百十個大小不同的不倒翁。門生說：“家鄉的泥土易制此物，技藝亦頗精巧，特送給大人解悶。”大官收下了，暗笑這門生有點兒冒傻氣。門生走後，家人都來看玩意兒，發現每個不倒翁背後都貼著寫有名字的字條，其中最大的一個貼著那位大官的名字。盒內有一紙條，上寫：“頭銳能鑽，腹空能受，冠帶尊嚴，面和心垢，狀似易倒，實立不撲。”此言把不倒翁的形象刻畫得惟妙惟肖，且刺之痛切。大

官大怒，令手下人細查，才發現自己根本沒這樣一個門生。不倒翁式的官兒，古今不乏其人。唐朝有位封德彝，寵極生前，罪暴其後，其人歷隋唐兩代而榮華不衰。他精於運籌官場，整日縱橫捭闔，玩弄關係，成為保其位而固其寵的不倒翁。

選用球形塑料中藥丸的包裝盒，這種盒可以從中間打開，正好是兩個半球。在一個半球內放入適量的橡皮泥或濕膠泥，成為不倒翁的底部，在另一個半球外粘一個圓錐形的帽子，成為不倒翁上部。將兩個半球扣合后，畫上面部，就製成了。

材料：很白很滑的雞蛋一個，比較細而顏色又十分鮮艷的毛線若干。毛線顏色可以選黑色、紅色和粉紅色等都可以。另準備毛針、蠟燭、剪刀和報紙。這些材料和工具準備就緒，就可以製作了。

製作“雞蛋不倒翁”分以下幾步進行：

第一，把雞蛋從冰箱里拿出來，用毛針在雞蛋頭上穿一個小孔，把蛋白、蛋黃放出來，然後灌水進雞蛋，將裡面清洗乾淨；第二，用事先準備好的打火機點著蠟燭，讓溶解的蠟水流進去，此過程大約需時15分鐘；第三，用毛線做雞蛋的頭髮，如果不倒翁是女孩，還可以用紅色和粉紅色毛線做頭飾；第四，用黑色的毛線幫"雞蛋不倒翁"添上一雙美麗動人的大眼睛和一個小小的鼻子，再用紅色筆給不倒翁畫一個小嘴巴。這樣，一個美麗可愛的不倒翁就做好了。

渾圓、可愛的造型蠟燭，讓人捨不得拿來用，找來扭蛋和紙筒 來做外模，並將熔蠟打製成蠟花，再來填充塑型，不管是方的、圓的或者有孔的模型蠟燭都可以輕鬆製作。材料工具：石蠟、軟蠟、棉繩、扭蛋殼、竹籤、湯匙、溫度計、不鏽鋼鍋、黑晶爐、鑷子

1、白蠟、蜜蠟(軟蠟)以9：1比例相熔。

2、待熔化的蠟液冷卻至表面凝固時，攪拌成蠟花。

3、扭蛋模型內塗油，填滿蠟花后，將兩半密合。(過程中若蠟花過冷會失去粘著性，可放回熱源上稍微加熱)

4、以竹籤穿過扭蛋原有的洞，待冷卻后，將竹籤取出后脫模。

5、將燭心穿過竹籤穿過的洞，並將外型修飾平整。

6、以彩色軟蠟土捏出小熊的五官及手腳，完成造型。

7、將小熊蠟燭以85度C蠟液迅速過蠟，再浸泡至冷水即可。

1、製作材料：乒乓球、白色硬紙、橡皮泥、彩筆、膠水、剪刀等。

2、製作方法：

(1)把乒乓球用剪刀去掉一半，將橡皮泥捏成團填在半個乒乓球內抹平。

(2)把白色硬紙剪成一扇形，扇形的弧長應稍大於乒乓球的圓周長，並將扇形兩邊對接做成一圓錐形。

(3)將紙圓錐與乒乓球粘接起來，用彩筆在乒乓球上畫出頭像，白

色的錐形帽子也可用孩子熟悉的圖案或花紋進行裝飾。這樣一個可愛的不倒翁就製成了。除此方法外，還可利用雪碧瓶的底部(去掉底托)與瓶的上部，用類似方法製作。

1、製作材料：雞蛋、筷子、橡皮泥、彩筆

2、製作方法：

（1）將雞蛋洗乾淨，用筷子在小頭上戳一個洞，將蛋黃蛋白放光。

（2）用清水將雞蛋內洗凈，擦乾，將橡皮泥塞在雞蛋底部。

（3）用彩筆畫上眼睛，嘴巴