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普通多面體性質

如果世界上只有一種人物,例如像矩形的形式,會發生什麼? 有些事情根本不會改變:門,貨拖車,足球場 - 他們都看起來一樣。 但門把手呢? 他們會有點奇怪。 和汽車車輪? 那將是無效的。 和足球? 很難想像 幸運的是,世界充滿了許多不同的形式。 本質上是否有 常數多面體 ? 是的,有很多他們。

什麼是多邊形?

為了使一個數字成為一個多邊形,某些條件是必要的。 首先,必須有很多方面和角度。 此外,它必須是封閉的形式。 正多邊形是一個具有所有相等邊和角度的圖形。 因此,錯誤的是它們可以輕微變形。

常規多邊形的類型

正多邊形的最小邊數是多少? 一行不能有很多方面。 雙方也不能達成一致,形成封閉形式。 三面可以 - 所以它就是三角形。 而且由於我們在談論正則多邊形,所有方面和角度是相等的,我們是指 等邊三角形。

如果你再添加一個方面,你會得到一個正方形。 兩邊不平等的矩形可以是正多邊形嗎? 不,這個數字將被稱為矩形。 如果你添加第五方,你會得到五邊形。 因此,有無限的六邊形,七邊形,八邊形等。

基本幾何

多邊形具有不同的類型:開放,閉合和自相交。 在基本幾何中,多邊形是一個平面圖形,由一條直線段的有限鏈以封閉的虛線或輪廓的形式界定。 這些段是其邊緣或邊,兩個邊相交的點是峰和角。 多邊形的內部部分有時稱為其主體。

多面體在自然和人的生活

雖然五角形圖案在許多生活形式上都有很多,但礦物世界更喜歡雙重,三倍,四倍和六倍的對稱性。 六角形是一種緻密的形狀,提供最大的結構效率。 在分子和晶體領域是非常普遍的,其中五角形幾乎不發生。 類固醇,膽固醇,苯,維生素C和D,阿司匹林,糖,石墨都是六重對稱的表現。 自然界中正確的多面體在哪裡? 最著名的六角建築是由蜜蜂,黃蜂和黃蜂創造的。

六分子水形成每個雪晶的核心。 所以結果是一個雪花。 蒼蠅的側翼形成緊密包裝的六邊形佈置。 自然界中正確的多面體是什麼? 它們是水和鑽石的晶體,玄武岩柱,眼中的上皮細胞,一些植物細胞等等。 因此,生活和非生活的自然創造的多面體在一個人的生活中存在著巨大的數量和多樣性。

什麼決定了六邊形的普及?

雪花,有機分子,石英晶體和柱狀玄武岩都是六邊形。 其原因在於固有的對稱性。 最突出的例子是蜂窩狀,其六角形結構使空間缺陷最小化,因為整個表面被非常合理地消耗。 為什麼要分成相同的細胞? 蜜蜂在自然界中創建常規多面體,以便根據自己的需要使用它們,包括用於儲存蜂蜜和產卵。 為什麼大自然喜歡六邊形? 這個問題的答案可以由小學數學給出。

  • 三角形。 拿428邊等邊三角形,側面約7.35毫米。 它們的總長度為3 * 7.35 mm * 428/2 = 47.2 cm。
  • 矩形。 我們採取428平方,側面約4.84毫米,它們的總長度是4 * 4.84米* 428/2 = 41.4厘米。
  • 六邊形。 最後,拿一邊為3毫米的428個六邊形,總長為6 * 3毫米* 428/2 = 38.5厘米。

六邊形的勝利是顯而易見的。 這種形式有助於最小化空間,並允許您在較小的區域放置盡可能多的數字。 蜜蜂存儲琥珀色花蜜的細胞是精確工程的奇蹟,是具有完美六邊形橫截面的棱鏡細胞陣列。 蠟壁的厚度非常精確,細胞被小心地傾斜以防止粘性蜂蜜的損失,並且整個結構根據地球的磁場對準。 令人驚訝的是,蜜蜂同時工作,協調他們的努力。

為什麼是六邊形? 這是一個簡單的幾何

如果你想以相同的形狀和大小的細胞一起收集,以便它們填滿整個平面,則只有三個常規圖形(所有面都具有相同的角度)將起作用:等邊三角形,正方形和六邊形。 其中,與相同面積的三角形或正方形相比,六邊形單元需要壁的最小總長度。

因此,蜜蜂選擇六邊形是有道理的。 早在十八世紀,科學家查爾斯·達爾文就認為六邊形蜂窩“絕對是節省勞動和蠟的理想選擇”。 他相信,自然選擇給了蜜蜂本能來創造這些蠟室,這具有比創造其他形式更少的能量和時間的優點。

自然界中多面體的例子

一些昆蟲的複合眼睛被包裝在六邊形中,其中每個小面是連接到視網膜的長細胞的透鏡。 由生物細胞簇形成的結構通常具有與肥皂溶液中的氣泡相同規則控制的形狀。 眼睛的微觀結構是最好的例子之一。 每個小麵包含四個感光細胞的簇,其具有與四個普通氣泡的簇相同的形狀。

什麼決定了這些肥皂片的規律和泡沫的形狀? 自然比蜜蜂更加關心節約。 氣泡和肥皂膜由水(加上肥皂)製成,表面張力以這樣一種方式使其表面盡可能小。 這就是為什麼當它們落下時,液滴是球形(或多或少):球體具有比具有相同體積的任何其它形狀更小的表面積。 同樣的原因,在蠟片上,水滴被吸入小珠子。

這種表面張力解釋了氣泡筏和泡沫的模型。 泡沫將尋找具有最低總表面張力的結構,這將確保最小的壁面積。 雖然皂膜的幾何形狀是由機械力的相互作用所決定的,但它並沒有告訴我們泡沫的形狀是什麼。 典型的泡沫包含不同形狀和大小的多面體細胞。 如果你仔細觀察,正確的多面體本質上是不正確的。 他們的邊緣很少是完美的。

正確的氣泡

假設你可以製作一個“理想的”泡沫,其中所有的泡沫都具有相同的尺寸。 電池的完美形狀是什麼,這使得氣泡壁的總面積盡可能小。 這已經討論了很多年,並且長期以來認為理想的電池形狀是具有正方形和六邊形的14面多面體。

在1993年,發現了一種更經濟的,儘管不太有序的結構,由八種不同細胞形式的重複組成。 這個更複雜的模型被用作2008年北京奧運期間游泳場館泡沫設計的靈感。

在泡沫中形成細胞的規則也可以控制在活細胞中觀察到的某些模式。 蒼蠅的複合眼睛不僅表現出與平面氣泡相同的六邊形包裝。 每個獨立鏡頭內的感光細胞也可以組合起來看起來就像肥皂泡一樣。

多面體的世界性質

從植物到大鼠的許多不同類型生物的細胞含有具有這種微觀結構的膜。 沒有人知道他們是什麼,但他們是如此廣泛,以至於公平地假設他們有一些有用的作用。 也許它們將一個生化過程與另一個生化過程隔離開來,避免交叉干擾。

或者也許這只是創建大型工作平面的有效途徑,因為許多生物化學過程發生在膜的表面上,其中可以嵌入酶和其他活性分子。 無論多面體的功能本質上,不要打擾創建複雜的遺傳指令,因為物理定律將為您做。

一些蝴蝶有翅片,含有一種名為甲殼質的耐用材料的有序迷宮。 從翼上表面的普通脊和其他結構反射的光波的影響導致一些波長(即一些顏色)消失,而另一些則相互增強。 因此,多邊形結構為生產動物顏色提供了極好的手段。

為了製造有序的礦物網絡,一些生物似乎形成一種柔軟的柔性膜,然後在一個互穿網絡之間結晶固體材料。 被稱為海洋小鼠的異常海洋蠕蟲的幾丁質刺內的中空微細通道的細胞結構將這些頭髮狀結構變成可以引導光的天然光纖,其根據照明方向將其從紅色變為藍綠色。 這種變色可以阻止捕食者。

自然更加明顯

植物和動物世界充滿了活生生的多面體的例子,還有無生命的石頭和礦物世界。 從純粹的進化觀點來看,六邊形結構是優化能源消耗的領導者。 除了明顯的優點(節省空間)外,多面體網格提供了大量的面孔,因此鄰域數量增加,對整個結構都有有益的影響。 最終的結果是信息傳播速度要快得多。 為什麼六角形和不規則的星狀多面體在自然界中很常見? 可能,所以是有必要的。 自然知道最好,她知道最好。

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