你了解等宽曲线吗?最好有例子。

在中国科技馆,有“圆形和非圆形”的展品,涉及等宽曲线的知识。

本次展览由几个体验游戏组成,为观众提供了一个运用数学知识测量和比较形状的场景,并将这些形状制作出来供我们使用,启发观众寻找各种形状在日常生活中的应用。

1.井盖游戏:打开展台上各种形状的井盖后,以各种姿势将不同的井盖插入其对应的“井”口,你会发现只有圆形和等宽的弧形井盖。无论你怎么打开它们,井盖都不会卡在井口,更不用说会掉进去。这是因为等宽的圆和曲线具有中心到外围所有点的距离相等的特点,而其他形状的井盖由于对角线长于边长,容易掉下来。圆的这种特性在我们的日常生活中随处可见,比如圆形餐桌(方便大家取菜)、圆桌会议(表示地位平等)、汽车轮胎等等。

2.方孔钻:在一个近似方形的孔中转动等宽的非圆曲线轮,你会发现这个等宽的曲线轮可以在正方形中自由而紧密地转动。这是因为任何宽度相等的曲线都可以在边长等于曲线宽度的正方形内紧密自由旋转;相反,能在正方形内紧密自由旋转的曲线也是等宽曲线。本次展览展示了如何利用等宽曲线的这一特性,用Leroy三角钻钻一个“方孔”。

3.圆形和等宽曲线:将一块平板放在一排横截面为圆形和等宽三角形的“滚轮”上。当你用手推动平板在“滚轮”上移动时,你会发现平板移动起来非常平稳,没有起伏的感觉。

以上三种展开都表现出等宽曲线的性质:中心到外围所有点的距离相等。圆的任意一对平行切线之间的距离总是相等的,即圆在任意方向上的宽度都相同,所以圆也就是所谓的“等宽曲线”。车轮直接应用了圆的这一性质:正是由于其等长的辐条,使得车轴始终处于一定的高度,从而获得平稳的水平运动。