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井蓋為什么是圓的準確答案
人們都知道井蓋通常是圓的,但沒人深究過為什么。西班牙《國家報》網(wǎng)站6月7日報道,其實道理很簡單,這樣可以避免人們掉進去。但是為什么呢?或許可以用數(shù)學(xué)的方法來解釋。
井蓋為何通常是圓形的?答案竟然是一道數(shù)學(xué)題
由于圓形的直徑是一定的,也就是說圓形具有定寬性,因此當(dāng)把圓形的井蓋放到井口時,井蓋就不會掉到井底。如果井蓋是矩形,那么井蓋的寬度就不是一定的。由矩形的對角線長度大于任何一條邊,因此矩形的井蓋就有可能掉進井底。雖然在城市中也會看到一些矩形的井蓋,但是這樣的窨井往往不深,即便井蓋滑入,取出來也不難。
因此如果窨井較深,又想避免麻煩,最好使用圓形井蓋。但是也并非沒有其他選擇,例如德國工程師弗朗茨·勒洛在19世紀設(shè)計的勒洛三角形。以等邊三角形每個頂點為圓心,以邊長為半徑,在另兩個頂點間作一段弧,三段弧圍成的曲邊三角形就是勒洛三角形。與圓形一樣,勒洛三角形也具有定寬性。雖然這種圖形曾在達芬奇的作品當(dāng)中,但是明確地成為研究對象還是在19世紀。
具有類似圓的定寬性的曲線稱為定寬曲線。而圓形和勒洛三角形都是典型的定寬曲線。所有奇數(shù)邊的正多邊形,都可以生成其等寬曲線,因此可以說存在無數(shù)的勒洛多邊形,而勒洛三角形是除了圓形之外最簡單易懂的勒洛多邊形。
由于這些圖形具有定寬的屬性,因此在生活中的很多情況下都能用得到。例如可以將硬幣制造成除了圓形以外的勒洛多邊形,因為這樣的硬幣同樣適用于投幣自動售賣機或投幣游戲機的識別貨幣系統(tǒng)。英國的硬幣20便士和50便士都用到了勒洛多邊形。
此外,還可以將鉆頭的形狀制造成圓形以外的勒洛多邊形。因為利用非圓形的勒洛多邊形鉆頭可以鉆出正方形孔。勒洛多邊形也常用于建筑行業(yè)和鉛筆的設(shè)計等很多領(lǐng)域。
回到文章的開頭,顯然井蓋也可以制造成除了圓形之外的勒洛多邊形,但是很少有人舍近求遠,制造一個形狀奇異的井蓋。不過,可以肯定的是,美國舊金山確實存在這樣一個勒洛多邊形井蓋。
井蓋是圓的原因
1、首先這牽涉到圓形和方形(包括正方形、長方形、菱形等各類四邊形)在井蓋上的實際運用問題。井蓋上隨時有車輛行人經(jīng)過,使用圓形,主要是考慮到圓形的井蓋通過其圓心的每條直徑長度都是一樣的,這樣如果井蓋被經(jīng)過的車輛軋起時,因為不論如何軋起,其直徑都會比下面的井口略寬,井蓋不會掉到井口里去。
2、而如果采用方形,因為方形的對角線明顯長于其每條邊長,這樣的井蓋被軋起時,很容易沿井口的對角線方向掉進井中,造成安全隱患。 也許有人會問,如果井口做成圓形或明顯小于井蓋,方形的井蓋就不會掉進井中。這里就牽涉到一個材料的最大利用和節(jié)約的問題。井口的使用取決于井口的大小,如果非要在上面按個面積遠遠大于井口的方形井蓋,那么材料的`利用和實用價值自然沒有直接使用圓形的井蓋更有效,既節(jié)約井蓋的材料,也保證了井口的安全。
3、由于窨井有時需要人工梳理或架線等,這時候又要求窨井的面積盡可能地大。在這些圖形中,當(dāng)它們的周長相等時,圓形的面積最大。同時圓形又符合我們的體型,便于工作人員進進出出。三角形或正方形的邊由直的線段組成,構(gòu)成的角較尖,如果在修理時碰到很容易使人受傷。而圓形的邊是一條圓弧,就不會出現(xiàn)這個問題。 下水道的蓋子之所以是圓的,是結(jié)構(gòu)受力的要求。
井蓋是圓的好處
1、易掉落
圓形,從圓心到邊緣的每條半徑長度都相同。
這樣井蓋被經(jīng)過的車輛軋起時,其直徑都會比下面的井口略寬,井蓋不會掉到井口里去。
而如果采用方形,方形的對角線明顯長于其每條邊長,這樣井蓋被軋起時,很容易沿井口的對角線方向掉進井中,造成安全隱患。
2、不易受損
圓形受力均勻,能承受來自不確定方向的荷載。當(dāng)車輪來往碾壓時,井蓋依舊平整。
如果是其他有棱角的多邊形,就很容易翹起,其菱角也容易不斷磨損,容易損壞產(chǎn)生危險。
3、便于開啟更安全
在修理井口時,圓形便于開啟,同時也更安全。
在維修時,不會有棱角對維修工人或工具產(chǎn)生劃傷、割傷等。
4、堅固耐磨
圓形井蓋更加堅固耐用,不易受到外界的傷害。不論風(fēng)沙雜物從哪個方向吹來,都容易沿著園面的切線方向掠過,受影響的只是極少部分。
5、節(jié)約成本
對于生產(chǎn)制造商來說,制造一個圓形井蓋要比制造一個方形井蓋要省事很多。
而且圓形的井蓋可以達到材料的最大利用和節(jié)約。
在同樣周長下,圓形的面積最大,也就是說相同井口面積下,圓形井蓋最省材料。
6、易于搬運
圓形井蓋便于搬運。
由于井蓋一般都是沉重的大鐵塊,做成圓形的,如果有損壞或需要更換,維修工人只需要滾動井蓋就可以將其移動。
但是你可能會說,既然便于搬運,那豈不是很容易被偷走?
其實,隨著市政的管控力度加大,偷井蓋的事已經(jīng)越來越少了。
井蓋的性能特點
1、強度高:菱鎂檢查,具有很高的抗壓、抗彎、抗沖擊的強度,有韌性。長期使用后該產(chǎn)品不會出現(xiàn)井蓋被壓碎及損壞現(xiàn)象,能徹底杜絕“城市黑洞”事故的發(fā)生。
2、外觀美:菱鎂檢查井蓋表面花紋設(shè)計精美,顏色亮麗可調(diào),美化城市環(huán)境。
3、使用方便,重量輕:產(chǎn)品重量僅為鑄鐵的三分之一左右,便于運輸、安裝、搶修,大大減輕了勞動強度。
4、防盜:菱鎂檢查井蓋無回收價值,自然防盜;根據(jù)客戶需要并設(shè)有鎖定結(jié)構(gòu),實現(xiàn)井內(nèi)財物防盜。
5、耐候性強:菱鎂檢查井蓋通過科學(xué)的配方、先進的工藝、完善的技術(shù)設(shè)備使該產(chǎn)品能在-50℃~+300℃環(huán)境中正常使用。
6、耐酸堿、耐腐蝕、耐磨、耐車輛碾壓,使用壽命長。
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