天气渐渐转冷,学校里的流浪猫们总是在阳光下把自己团成一个圆滚滚的大球,眯着眼睛休息,活像一个毛茸茸的大号毛线球,十分可爱的样子。你有没有想过,为什么猫咪喜欢保持这个姿势睡觉呢? 我们知道,对于各种平面图形来说,比如圆、长方形、正方形、三角形等,在面积相等的情况下,圆的周长最小。也就是说,假设你想要围成面积大约为 2 平方米的花圃,那么选择一块圆形的土地就只需要购买最少的篱笆。反之,在周长相等的情况下,圆的面积最大。也就是说,如果你有长 20 米的篱笆想围成花圃,那么将篱笆围成一个圆形的花圃就可以种植最多的花。 日常生活中,我们常见的立体图形有球体、圆柱体、长方体、圆锥,等等。类似地,对于立体图形的体积与表面积之间的关系,也遵循这样一个规律:所有的立体图形中,在体积相等的情况下,球体的表面积最小;反之,在表面积相等的情况下,球体的体积最大。吃饭用的碗往往是半球形的,就是应用了这一规律。因为在用瓷量相同的情况下,如果制成球体形状的碗,就可以帮我们盛更多的饭。 根据上面这个规律,我们可以推断出,当猫咪缩成一团时,它本身的体积是不变的,但这样做可以尽可能地减小它本身接触外界的表面积。当这一表面积减小的时候,猫咪就可以减少与冷空气的接触面积,从而避免热量散发,防止体温下降。因此,猫咪冬天尽可能缩成一团,就是为了更好地保持体温、抵御寒冷。随着气温上升,它紧紧包裹着的身体就会渐渐放松。待天气非常炎热时,它还会舒展躯体、伸开四肢躺着了。 球体是自然界中一种十分神秘的几何体。如果你仔细观察就会发现,表面张力和万有引力,都会驱使物体趋于球体这样一个表面积最小的“节能”状态。比如,一滴油滴在桌面上,稳定之后往往呈球形;吹泡泡时,泡泡都接近球体;宇宙中的天体,像地球、月球等,都形如其名,接近一个球体。 虽说球体有这样优良的性质可以为我们所用,但生活中并不是只有球体。 球体的水杯无法稳定地放在桌面上,因此往往被制作成圆柱体,能够兼顾容量和稳定性两方面。如果继续考虑密封性、取用方便性、美观性等因素,就需要在圆柱形的基础上进一步进行调整,设计师总是根据实际情况需要去进行设计的。 在大自然中有一位天赋异禀的设计师——蜜蜂,它制造出了由一个个正六边形“小房间”组成的蜂巢。想要用同样形状和大小的图形密铺一个平面,只有正三角形、正方形和正六边形可以做到,其中正六边形更接近圆形。因此在铺满同等面积的情况下,选用正六边形所需要的周长之和最小,是最节省材料和最节省劳动力的选择! 仔细观察、认真思考,就会发现小小的物品中可能包含着大大的道理。如果你是设计师,你还会以团成一团的猫咪为灵感,进行怎样巧妙的设计呢? 内容来源:蝌蚪五线谱 · |
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