莫比烏斯帶怎麼做,莫比烏斯帶原理可以運用到什麼地方?

2021-02-15 宇宙解碼

    神奇的莫比烏斯帶怎麼做,莫比烏斯帶原理可以運用到什麼地方?只有一個曲面可以無限循環,人們都說學無止境,知識是無窮無盡的,總是存在著許多新奇的知識是我們所不了解的。就像莫比烏斯帶一樣,竟然有著魔術般的神奇性質,能夠折成一個曲面,如果放上一隻小蟲子的話,小蟲子可以在上面無限循環的一直爬。下面就一起來看看神奇的莫比烏斯帶。

什麼是莫比烏斯帶?




    原來這個神奇的紙帶(紙環)就是所謂的莫比烏斯帶,也叫莫比烏斯環。它的來歷是這樣的:
  

    公元 1858 年,德國數學家莫比烏斯(Mobius,1790~1868)和約翰·李斯丁發現:把一根紙條扭轉 180°後,兩頭再粘接起來做成的紙帶圈,具有魔術般的性質。普通紙帶具有兩個面(即雙側曲面),一個正面,一個反面,兩個面可以塗成不同的顏色;而這樣的紙帶只有一個面(即單側曲面),一隻小蟲可以爬遍整個曲面而不必跨過它的邊緣。這種紙帶被稱為莫比烏斯帶,別名莫比烏斯環。

如何製作莫比烏斯帶?

    莫比烏斯帶的製作方法也很簡單,把一根紙條扭轉 180°後,兩頭再粘接起來就可以了。莫比烏斯帶從中間慢慢剪開之後確實得到了一個更大的、約兩倍長的紙帶(紙環)。新得到的這個較長的紙帶,本身卻是一個雙側曲面,它的兩條邊界自身雖不打結,但卻相互套在一起。



    據說把這個新得到的較長的紙帶,再一次沿中線剪開會得到兩條互相套著的紙圈,而原先的兩條邊界,則分別包含於兩條紙圈之中,只是每條紙圈本身並不打結罷了(這個當初我們沒有試驗,有機會再使用試一下)。


一、神奇的莫比烏斯帶
  
  

神奇的莫比烏斯帶神奇在哪裡呢?

    莫比烏斯帶是19世紀德國數學家莫比烏斯(Mobius)發現的。在一個陽光美好的午後,莫比烏斯靜靜的坐在桌前,手中拿著一個長長的紙條,不經意的把紙條擰了一個圈,又把兩個頭對接了起來。
  

    這時正好有一隻小螞蟻到他的桌面上,他小心翼翼地把小螞蟻請到了手中的紙上,小螞蟻也就不停的到處遊蕩,莫比烏斯輕輕的注視著紙上的小螞蟻,他發現小螞蟻雖沒翻越任何一處的紙邊沿,卻爬過了紙表面的每一個地方。這讓莫比烏斯非常驚訝。
  
    這就是著名的莫比烏斯帶,把一根紙條扭轉180後,兩頭再粘起來做成的紙帶圈,具有魔術般的性質,這種莫比烏斯帶只有一個曲面,可以無限的循環往復,與潘洛斯階梯一樣奇妙。

  

    其實莫比烏斯帶也是一種拓展圖形,它們在圖形被彎曲、拉大、縮小或任意的變形下保持不變,只要在變形過程中不使原來不同的點重合為同一個點,又不產生新點。換句話說,這種變換的條件是:在原來圖形的點與變換了圖形的點之間存在著一一對應的關係,並且鄰近的點還是鄰近的點,這樣的變換叫做拓撲變換,在生活中莫比烏斯帶的應用還是挺多的。

莫比烏斯帶原理可以運用到什麼地方?
「莫比烏斯帶」在生活和生產中已經有了一些用途。

1、用皮帶傳送的動力機械的皮帶就可以做成「莫比烏斯帶」狀,這樣皮帶可以磨損的面積就變大了。
  

2、如果把錄音機的磁帶做成「莫比烏斯帶」狀,就不存在正反兩面的問題了,磁帶就只有一個面了。
  

3、它還能平坦的嵌入三維空間。簡易的「莫比烏斯圈」可通過一張長方形紙任何一面反轉粘貼。
  

    傳送帶、減緩橡膠老化、針式印表機的色帶。
    用皮帶傳送的動力機械的皮帶就可以做成「莫比烏斯帶」狀,這樣皮帶可以磨損的面積就變大了。如果把錄音機的磁帶做成「莫比烏斯帶」狀,就不存在正反兩面的問題了,磁帶就只有一個面了。它還能平坦的嵌入三維空間。

    簡易的「莫比烏斯圈」可通過一張長方形紙任何一面反轉粘貼。

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