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孩子的玩具来画外次摆线

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:某些最有趣的数学形状出现在玩具里,譬如,玩万花尺可以让我们加深对外次摆线、内次摆线和旋轮线的认识。为某些马自达汽车提供动力的汪克尔转子发动机,其外壳形似一条外次摆线。这种发动机是德国工程师菲加士·汪克尔发明的,他在1929年首次获得该发动机的专利。不像活塞式发动机,汪克尔发动机只有一个活动机件:一个形似边缘略微弯曲的三角形的旋转机件。

数学概念:形状

某些最有趣的数学形状出现在玩具里,譬如,玩万花尺可以让我们加深对外次摆线、内次摆线和旋轮线的认识。如果你玩过这种绘图玩具的话,一定知道它是由两个中空的圆圈组成的,就像甜甜圈,并且内外边缘都有轮齿。另外还有一系列硬塑料轮,塑料轮的外边缘也有轮齿,内部有穿孔,可以容纳笔尖。绘图时,用卡纸背板将其中一个塑料圆圈固定在纸上,然后选择一个塑料轮,将笔尖插入孔内,将塑料轮与圆圈的内侧或外侧轮齿连接,用笔拨动塑料轮,绕着圆圈旋转,就可以画出错综复杂的几何图案。

这时,那些稀奇古怪的数学名词就出现了。当你把塑料轮放在圆圈外侧时,画出的图案称为外次摆线,它看起来就像一堆先趋近后又远离圆圈边缘的曲线。相反,当你把塑料轮放在圆圈内侧时,画出的图案称为内次摆线,它看起来就像海星、边向内凹的五角形或者星星。这两种曲线都属于旋轮线,即由一个形状绕着一个固定的平面旋转,在该形状上的一个点所形成的摆线(这个形状不一定是圆的)。

汪克尔转子发动机

为某些马自达汽车提供动力的汪克尔转子发动机,其外壳形似一条外次摆线。这种发动机是德国工程师菲加士·汪克尔发明的,他在1929年首次获得该发动机的专利。不像活塞式发动机,汪克尔发动机只有一个活动机件:一个形似边缘略微弯曲的三角形的旋转机件。

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