为什么油桶热水瓶等都是圆柱形的
油桶、热水瓶等,都是装液体的容器。平时你注意过没有,装液体的容器,往往都是圆柱形的。这有没有数学方面的道理呢?有。
我们生产一件容器,都希望能用最省的材料,来装一定体积的液体。或者,用同样的材料,使做成的容器的容积最大。
在平面几何里,我们学到计算圆面积和一些正多边形的面积或周长的方法。譬如:一个面积为100平方厘米的正方形的周长是40厘米;同样面积的正三角形的周长约等于45.6厘米;而同样面积的圆的周长只有35.4厘米。这就是说,面积相同时,在圆、正方形与正三角形等图形中,正三角形的
我们生产一件容器,都希望能用最省的材料,来装一定体积的液体。或者,用同样的材料,使做成的容器的容积最大。
在平面几何里,我们学到计算圆面积和一些正多边形的面积或周长的方法。譬如:一个面积为100平方厘米的正方形的周长是40厘米;同样面积的正三角形的周长约等于45.6厘米;而同样面积的圆的周长只有35.4厘米。这就是说,面积相同时,在圆、正方形与正三角形等图形中,正三角形的
油桶、热水瓶等,都是装液体的容器。平时你注意过没有,装液体的容器,往往都是圆柱形的。这有没有数学方面的道理呢?有。
我们生产一件容器,都希望能用最省的材料,来装一定体积的液体。或者,用同样的材料,使做成的容器的容积最大。
在平面几何里,我们学到计算圆面积和一些正多边形的面积或周长的方法。譬如:一个面积为100平方厘米的正方形的周长是40厘米;同样面积的正三角形的周长约等于45.6厘米;而同样面积的圆的周长只有35.4厘米。这就是说,面积相同时,在圆、正方形与正三角形等图形中,正三角形的周长最大,正方形的周长较小,圆的周长最小。所以,装同样体积的液体的容器中,如果容器的高度一样,那么,侧面所需的材料就以圆柱形的容器最省。因此,油桶、热水瓶等装液体的容器,大都是圆柱形的。
有没有比圆柱形更为省料的形状呢?有的。根据数学的原理,在同样材料做的一些容器中,球形容器的容积要比圆柱形的更大。也就是说,做成球形容器,可以更节约材料。但是,球形容器很容易滚动,放不稳,它的盖子也不容易做,所以不实用。
放固体的容器,如盒子、箱子、柜子等,为什么不做成圆柱形呢?虽然做圆柱形容器比较省料,但是用来装固体东西却不经济,所以通常把它们做成长方体。
油桶为什么都做成圆柱形的呢?
楼上的回答只是其中表面直觉的原因,而关键的承压的能力强而不易变形被忽略了。同样的材料,圆弧形更能承压且不变形。我们只要观察下油桶装油的情况就知道了,当温度升高时,桶内压力增加,可明显看到油桶端部平面向外凸出,而温度降低时,桶内压力降低形成负压,桶端部平面向内凹陷,而圆筒部分基本上看不到变化。所以,我们凡是需要承受一定压力的容器基本上都做成圆筒形、圆弧形的。以便受力均匀而稳定。特别是压力容器,不仅仅主体是圆筒形,而且连端部也要加工成圆弧形的。有的甚至是球形的。为什么盛液体的容器以圆柱形居多?
从容积的角度来理解,同样的材料,圆形面积最大,整体容积最大,可节约材料。
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