馆馆看展品 | 第十五期 方轮也能滚滚前行

发布时间：2020-12-10       浏览次数：84002

车轮都是圆的？

换上方轮走两步？

方轮在平地上前进的样子看着很酸爽啊...

如果换一种地面呢？

来A馆2楼的数理天地展区

尝试下方轮车展品吧

平稳前进！

  为 什 么 呢 ?  

通过上图近距离观察可以看到

方轮车是在一条特殊的轨道上前进的

轨道上每一段弧长度相同，且刚好是正方形的边长。

特殊的曲线轨道与方轮密切配合保证了人的重心高度保持不变，车辆便不再颠簸，可以平稳行驶啦！

  ~  悬 链 线  ~  

想要确定这条弧只需要我们手拿一条与正方形边长相等的铁链（软绳）让它自由垂下，

得到的这条弧就是轨道的弧啦，他的名字叫悬链线。

这种形态广泛存在于自然界和生活中，

比如，森林中悬垂的藤蔓、粘着露水的蛛丝，以及人类建造的吊桥和输电线，都是形与力高度结合的悬链线形态。

看看你的周围，发现更多隐藏的悬链线形态吧~

                                      应 用：

早在17世纪，发现弹性定律的科学家罗伯特·胡克提出“将悬挂的柔性曲线翻转形成拱”。

19世纪70年代，安东尼奥·高迪(1852-1926) 率先在建筑设计中尝试使用悬链逆吊法，通过实验手段探索空间形态。

 | 知识拓展 | 

发现了么

方轮车这一展品

“车轮是方的，让路面来适应车轮”

还使用到了逆向思维喔~

在1490年，达芬奇绘制《抱银貂的女人》时，

曾提出一个问题：女人戴的项链的形状，即在均匀重力作用下，项链自然下垂的形态是什么？

由此引出了后续人们对这条曲线的各种猜想及计算，后经多位科学家的努力，借助微积分的发现，得出了悬链线的数学表达式--双曲余弦函数。

在此，分享爱因斯坦的一句话：

提出一个问题比解决一个问题更为重要。

因为解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。

  

 | 阅读拓展 | 

本文内容参考资料，感谢这些作者

1.iStructure（id：iStructure2017）《建筑中的微笑曲线--悬链线》

https://www.sohu.com/a/290852367_200550

2.苏剑林. (2012, Jun 24). 《为方轮自行车铺路 》[Blog post]. Retrieved from 

https://spaces.ac.cn/archives/1630

3.up主 艺术与设计史【工程学模型 03】造拱指南

https://www.bilibili.com/video/BV1Ak4y1m7ut?from=search&seid=2523464940065332451

``` 我们，下期见 ```

作       者：梁文洁
责任编辑：和玮
签       发：吕东