圆桌会议与汽车轮胎
重要的外交会议大多以圆桌形式举行。那么,在多种多样的会议形式中为何要选择圆桌形式呢?
圆是由中心到各点距离相同的的点构成的,也就是说,围坐在圆桌旁的每个人与圆心距离相等,这象征参加圆桌会议的人是平等的。
汽车轮胎呈圆形是因为只有在呈圆形时,轮胎各点到中心的距离才会相等,这样以中心为轴进行旋转才能迅捷顺畅。
下水井盖的形状
下水井盖也大多呈圆形。圆上各点与中心距离相同,所以从各点发出的圆的直径也相同,这种性质同圆桌会议、汽车轮胎一样。而之所以很少将其设计为四边形是因为四边形对角线比四个边要长,所以在打开四边形井盖时井盖很容易掉落进去。
反过来,如果把下水井口制作成圆形并比井盖稍小一些,则无论以什么方式打开,井盖都不会卡在井口,更不会掉落进去。
鲁洛三角形
从以上的例子我们可以知道,井盖上任意一点经过中心的宽度是一样的。我们将具有这种特征的图形叫做等宽图形,除了圆之外,还有很多等宽图形。
如图42所示,在正三角形ABC上,画一连接顶点A至顶点B和C的弧线,然后,同样在顶点B和C上重复以上操作,则可得得膨胀饱满的正三角形形状,这种等宽图形叫“鲁洛三角形”。
鲁洛三角形是等宽图形,所以利用这种图形制作出的井盖和圆形井盖一样不易落入井口。因此,除了圆形井盖之外我们还可制作出很多形状各异、富有个性的井盖。
神奇的钻孔机
鲁洛三角形除具有等宽图形这个特性而外,还有打造正四边形孔的神奇性能。一般的钻孔机只能用于钻圆孔,而拥有鲁洛三角形钻头的钻孔机,随中心移动可钻出正四边形的孔。(如图43)
三条腿的椅子与四条腿的椅子
大家可能经常会看到这样一种现象,四条腿的椅子因其四条腿无法完全着地而左右摇晃,而比它少一条腿的三条腿的椅子却不会出现这种现象,无论何时都显得很稳定。
基于这种原因,照像机的三角架(如图44)及土地丈量仪等均被设计成三条腿。事实上,无论是平地还是斜坡,三角架的三条腿都会稳稳着地,呈现稳定状态。另外,因腿部受伤拄拐杖时,好的一条腿与拐杖的两个腿形成的也是三个支点。以上这些现象与几个点可构成一个平面的几何学问题有着很深的联系。
三点是构成平面的先决条件
经过两个点的线有无数条,但连接这两个点的线只有一条。用数学概念理解的话就是两点成一直线。同样,三个点是构成平面的先决条件,即三点成一面。
与此不同,四点只有在极特殊情况下才能形成一个平面。四点不能决定一个平面的最好例子就是四条腿椅子,四条腿不在同一平面上致使其出现左右摇晃的不稳定现象。综上所述,我们生活中的一些现象与几何学都存在着某种特殊的联系。