2013-11-22
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车轮为什么是圆的?当然车轮不一定是圆的,但圆的车轮应用的最多。
人们将车轮做成圆形,是利用了圆的一个重要性质:将一个圆放在两条平行线中间,使之与这两平行线相切。则可以做到:无论这个圆如何运动,它还是在这两条平行线内,并且始终与这两条平行线相切。此即圆的定宽性质,具有类似圆的定宽性质的曲线称为定宽曲线。
定宽曲线不止圆一种,比如,作一个等边三角形ABC,然后以顶点A为圆形,三角形边长为半径,做弧连接BC点,再以顶点B为圆形,三角形边长为半径,做弧连接AC点,再以顶点C为圆形,三角形边长为半径,做弧连接AB点,则曲线ABC也是一条定宽曲线。
用圆作车轮是人类文明发胀过程中选择的结果,不仅由于圆的定宽性,还由于圆是最常见的图形之一,比如太阳,月亮等,也是所有定宽曲线中最简单的。圆形较为容易加工。而且定宽的稳定性较好,即使圆形不算正规,还会保持较好的定宽性。
另外,圆形还具有一条重要的性质,几何中心的稳定性,圆的中轴(过圆心的轴)在圆转动的时候是保持高度不变的,始终是地面往上半径的高度。
试想用上面给出的另一条定宽曲线,它的几何中心是不稳定的,随着图形的转动上下跳动,这样是不适合做车轮的。
基于上诉特点,圆形的车轮是应用最广泛的。
圆有什么重要的性质呢?
我们先看看右面画的一个圆。外面的圆圈叫圆周,画圆圈时圆规扎的一点(为了容易看见,现在画成一个黑点),叫圆心。让我们拿一根尺子量一量圆周上任何一点到圆心的距离吧,它们都是相等的。这相等的距离,叫做半径。这就是圆的重要性质。
如果把车轮做成圆形,车轴安在圆心上,当车轮在地面滚动的时候,车轴离开地面的距离,就总是等于车轮半径那么长。因此安装在车轴上的车厢,车厢里坐的人,都将平稳地被车子拉着走。假设这车轮子是个破的,已经不成圆形了,轮缘上高一块低一块的,也就是说从轮缘到轮子圆心的距离都不相等,那么这种车子走起来,一定要把你的头颠昏。
车轮做成圆的,当然也还有别的原因,例如:当一样东西在地上滚动的时候,要比在地面上拖着走省劲多了,这是因为滚动摩擦阻力比滑动摩擦阻力小的缘故。
那么,这时你一定知道为什么画圆时要用圆规了。因为圆规脚张开后,它两脚的距离是不变的。
人们什么时候认识了圆的这个性质的呢?这确是很早以前的事了。最初,是大自然给予了人们以启发,看,天上的太阳,月半的月亮,都是多么圆啊!这些客观存在的事物,使人们得到了圆的形象。逐渐产生了圆的概念。人们也开始学着画圆,可是要画出一个十分光滑的圆来,确实很不容易。
人们从生产实践中,知道了圆周各点到一个定点(圆心)的距离都是相等的这个特性以后,才发明了用圆规来画圆。
人们将车轮做成圆形,是利用了圆的一个重要性质:将一个圆放在两条平行线中间,使之与这两平行线相切。则可以做到:无论这个圆如何运动,它还是在这两条平行线内,并且始终与这两条平行线相切。此即圆的定宽性质,具有类似圆的定宽性质的曲线称为定宽曲线。
定宽曲线不止圆一种,比如,作一个等边三角形ABC,然后以顶点A为圆形,三角形边长为半径,做弧连接BC点,再以顶点B为圆形,三角形边长为半径,做弧连接AC点,再以顶点C为圆形,三角形边长为半径,做弧连接AB点,则曲线ABC也是一条定宽曲线。
用圆作车轮是人类文明发胀过程中选择的结果,不仅由于圆的定宽性,还由于圆是最常见的图形之一,比如太阳,月亮等,也是所有定宽曲线中最简单的。圆形较为容易加工。而且定宽的稳定性较好,即使圆形不算正规,还会保持较好的定宽性。
另外,圆形还具有一条重要的性质,几何中心的稳定性,圆的中轴(过圆心的轴)在圆转动的时候是保持高度不变的,始终是地面往上半径的高度。
试想用上面给出的另一条定宽曲线,它的几何中心是不稳定的,随着图形的转动上下跳动,这样是不适合做车轮的。
基于上诉特点,圆形的车轮是应用最广泛的。
圆有什么重要的性质呢?
我们先看看右面画的一个圆。外面的圆圈叫圆周,画圆圈时圆规扎的一点(为了容易看见,现在画成一个黑点),叫圆心。让我们拿一根尺子量一量圆周上任何一点到圆心的距离吧,它们都是相等的。这相等的距离,叫做半径。这就是圆的重要性质。
如果把车轮做成圆形,车轴安在圆心上,当车轮在地面滚动的时候,车轴离开地面的距离,就总是等于车轮半径那么长。因此安装在车轴上的车厢,车厢里坐的人,都将平稳地被车子拉着走。假设这车轮子是个破的,已经不成圆形了,轮缘上高一块低一块的,也就是说从轮缘到轮子圆心的距离都不相等,那么这种车子走起来,一定要把你的头颠昏。
车轮做成圆的,当然也还有别的原因,例如:当一样东西在地上滚动的时候,要比在地面上拖着走省劲多了,这是因为滚动摩擦阻力比滑动摩擦阻力小的缘故。
那么,这时你一定知道为什么画圆时要用圆规了。因为圆规脚张开后,它两脚的距离是不变的。
人们什么时候认识了圆的这个性质的呢?这确是很早以前的事了。最初,是大自然给予了人们以启发,看,天上的太阳,月半的月亮,都是多么圆啊!这些客观存在的事物,使人们得到了圆的形象。逐渐产生了圆的概念。人们也开始学着画圆,可是要画出一个十分光滑的圆来,确实很不容易。
人们从生产实践中,知道了圆周各点到一个定点(圆心)的距离都是相等的这个特性以后,才发明了用圆规来画圆。
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