雨伞弹簧结构中包含的巧妙力学原理

  雨伞弹簧是生活中不可缺少的物品，用来遮风、挡雨和防晒。从结构上雨伞可分为手动式、半自动式和全自动式三种。手动式雨伞的开、合都需要人工手动来完成。半自动雨伞可自动打开，收起则需人工完成。全自动雨伞的开、合均可自动完成。其中，半自动雨伞是最常见的。雨伞弹簧的主体结构由伞柄、伞骨、伞面三部分组成。伞柄是雨伞的主心骨，对雨伞整体起支持作用。伞骨支撑整个伞面，负责伞面的开合。伞面则起着挡雨遮阳的作用。

  伞柄上有一根强力压缩弹簧，雨伞弹簧正是依靠它强大的弹力将伞面撑开的。但是，仔细观察我们会发现，弹簧的两端均不固定，其自身可沿着伞柄整体上下滑动，弹簧在撑开雨伞的同时，将自身也举了起来。试想，弹簧自身是有重量的，伞面和伞骨也有重量，为什么弹簧不但能克服自身的重量，还能克服伞面和伞骨的压力将自身举起，将雨伞撑开呢？乍一看，这似乎违背了万有引力定律。
  雨伞弹簧结构看似简单，其实它里面包含了巧妙的力学原理，现具体分析如下。雨伞弹簧具有伞柄呈四周放射状对称的结构，我们沿一对儿伞骨画出雨伞的纵剖面图，如图2所示，图中字母标记的各点均由铰链连接。