我們在日常生活中會常常看到,貓咪睡覺時總是抱成一個球,毛茸茸的一團,萌萌噠特別招人喜歡,那麼,你思考過為什麼貓咪抱成一個圓團睡覺呢,難道僅僅是因為姿勢舒服嗎?這背後是否有什麼數學原理呢?
實際上,不只是貓咪,許多動物睡覺時都是蜷縮起來,遠遠看去就像一個圓球一樣,在地球上,生活在高緯度的動物也是看起來圓圓的,胖乎乎的,這到底是偶然的還是有一定道理的呢?原來不論是貓咪還是別的小動物睡覺時為了保暖,所以把身子抱成一團,這是因為,在所有立方體中,球體的表面積與體積比是最小的,就是說,球形是同體積幾何體中,表面積最小的,同時,體積又是最大的,這就意味著能夠最大限度的減少熱量的散失,這就解釋了為什麼寒冷地區趨向於大型化的動物都看起來是圓乎乎的,因為隨著體積增加,表面積和體積比就會減少,長成圓乎乎的樣子同樣是為了減少散熱.
既然球體這麼奇特,現在,就讓我們了解一下球體吧!球體是一種簡單空間幾何體。之前我們已經了解過圓形了,其實球就是圓形2.0版,我們把之前的那根線繼續旋轉,(即把線用釘子釘到牆上,然後抓住另一頭旋轉)只不過,現在我們不在牆上轉,讓我們在空氣裡轉,猜到結果了嗎?沒錯,這樣就形成了球體!那個最中央的釘子叫球心,線依然叫半徑,直徑依然是線的兩倍長了,直徑是穿過釘子的那根線的總長,我們可以明顯的看到,這個球體,表面是很光滑的,沒有坑坑窪窪的,也沒有稜角。
在空間幾何體中,球形的表面最小,物質總是自然趨於勢能最低的狀態!液滴總是力圖保持球形,這就是我們常見的樹葉上的水滴按近球形的原因,另外,藻類體形多樣,但細胞具有趨同的球形或近似球形,也是因為這樣有利於浮遊生活的適應。還有一個最常見的例子,生雞蛋為什麼用一隻手捏不碎呢?原因也和球體有關,因為雞蛋的形狀是圓的,當我們把雞蛋捏在手心時,它表面所受的壓力都是相等的,這個壓力不夠使蛋殼破裂,所以蛋殼不破。因為力具有傳遞性,當你捏的時候,通過雞蛋裡的液體把力傳遞給了雞蛋的其他地方。充滿智慧的人們利用球體的這一原理造出了拱橋,儘管它看起來比較單薄,但是車水馬龍從它身上輾過,它巍然不動,例如趙州橋,年代在更替,可是至今,趙州橋還是在那裡驕傲的望著人們;另外,人們還利用球體這一原理建造了拱門,設計了汽車、飛機和安全帽盔等。
地球上有關球體的物質非常多,球形星團、球形閃電、球形建築、球形活性炭、球形機器人、球形莎草、彩色球形珍珠、球形蛋白質、球形集珠黴、球形紅假單胞菌、足球、籃球、皮球等等。球體,無時不在,無處不在!
作者:宋日紅
本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創 轉載時務請註明出處
(作者:科普中國責任編輯:天極科普君)
IT新聞微信公眾平臺
第一時間獲取新鮮資訊
使用手機掃描左方二維碼
評論
* 網友發言均非本站立場,本站不在評論欄推薦任何網店、經銷商,謹防上當受騙!