速溶咖啡

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TUhjnbcbe - 2024/11/5 8:31:00
    

圆也许比任何其他形状都更吸引数学家。比如寻找圆周率π的精确值,就让几个世纪的数学家一直为之着迷。

生活中到处都能看见圆,各个国家使用的硬币就绝大多数都是圆形的。

我们把两枚同样的硬币紧挨着放在一起,让硬币最初的方向保持一致。将左边的硬币沿着右边硬币的边缘顺时针滚动到其右侧,此时经过滚动的那枚硬币方向是怎样的?与原先一致还是上下颠倒?

可能很多人会认为,硬币的方向是上下颠倒的,因为它正好滚动了半圈。然而,这是一个错误的答案。如果硬币沿着一条直线滚动,那么当它滚动半圈时,确实是上下颠倒的。

但是现在,硬币是沿着另一枚硬币的边缘滚动,这让它额外地多滚动了半圈。

半圈+半圈=一整圈

因此,硬币的方向与原先一致!拿两枚硬币试一试,看看是不是这样?

如果你还没有晕,可以再试着分析一下绕固定硬币滚动一整圈,或者使用两枚不同大小的硬币等情况。

像刚才那样让一个圆绕着另一个圆发生无滑滚动,滚动圆上的一点能描绘出一条曲线,这种曲线被称为外摆线。下面是内外圆的半径之比为1∶1到8∶1时产生的前几个半径为整数比的外摆线。

当两个圆的半径相同时,我们会得到外摆线的一个特例:心脏线。

当固定圆半径是滚动圆半径的两倍时,我们会得到另一个特例:肾脏线。

日常生活中,哪里最容易看到心脏线和肾脏线呢?你肯定想不到,是在咖啡杯里!

常见的咖啡杯有两种形状:一种是圆柱体;

另一种是截锥体,就是一个截掉尖顶的上面大下面小的锥体。

当光线斜射到截锥体形状的咖啡杯时,你可以看到一条心脏线;

如果杯子是圆柱形的,你可以看到半条肾脏线;

如果杯子两边都有光源,就可以看到完整的肾脏线。

既然有外摆线,那么有没有内摆线呢?当然有!当一个小圆在一个大圆的内部发生无滑滚动时,滚动圆上的一点也能描绘出一条曲线,这种曲线被称为内摆线。下面是内外圆的半径之比为2∶1到9∶1时产生的前几个半径为整数比的内摆线。

咦?为什么内摆线的半径之比要从2∶1开始,就没有1∶1的吗?呃……1∶1的时候还怎么滚动啊,你是不是傻?!

当两个圆的半径之比为3∶1时,我们会得到内摆线的一个特例,叫做三尖瓣线。

在意大利米兰大教堂的花窗上,你既可以看到三尖瓣线,也可以发现一些外摆线。你找到它们了吗?

在各种哥特式建筑中,经常可以找到外摆线和内摆线。以后出门旅行又多了个能聊(xuàn)天(yào)的话题。

说到旅行,你有没有发现,长途飞行时飞机航线通常不是直线,而是圆形的?

至于原因么……看了《神奇的圆》你就知道了。刚才那些知识也是从这本书里看到的。我现在要去喝杯咖啡,再试试把杯子放在灯光下,找一找心脏线和肾脏线。

    

上观号作者:世纪阅读

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