为什么下水盖的形状是圆形的.doc

为什么下水盖的形状是圆形的四川省泸县二中高2009级2班 陈娅雲 指导教师：李开贵当今世界500强公司微软在招聘时曾出过这样一道面试题：为什么下水盖的形状是圆形的？这道题似乎很简单，但是当我们想要开口解释原因时，却又找不到任何言词来表达清楚了。下水盖，在我们的生活中随处可见，无论是在大街上还是小巷里，处处都可以看见它们的踪迹，而这些下水盖的形状几乎都是圆形的，那么，为什么下水盖的形状偏偏是众多几何图形中的图形呢？或许会有人说他（她）见过方形的下水盖，甚至是正六边形的下水盖。但是，这绝对是极少数的，那么，把下水盖的形状设计为圆形的有什么特殊的意义吗？下面就将围绕此题展开分析讨论。因为下水盖本身是圆柱体的，但是因为它的高很短，所以下面在研究下水盖的形状时，将下水盖似为圆形来研究。首先，从生活角度来说，下水盖制造为圆形有三个优点。其一、下水盖是一种属于金属质地，本身质量很大的物体，所以运输时所耗费的人力较多，要把下水盖移到固定位置时，则至少需要两个人合力才能完成。而如果把下水盖制造为圆形的，那便只需要一个人就足够了。先把下水盖从水平放置转为立体放置，因为下水盖是圆形的，没有棱角，则利用车轮原理，人们便可以轻轻松松地通过滚动传运下水盖了，这样既节省人力又节省时间，大大提高了工作效率。其二，下水道口制造成圆形，可以减少当下水道无盖时不规则的物体掉下去的机率。因为圆是一种半径等长的几何图形，所以当不规则的特体从无盖的下水道口上方穿过时，就容易被卡住，而不会直接掉进下水道，而方形的下水道口的对角线大于边长，在这种情况下，就比较容易掉入下水道。所以下水道口被制造为圆形的，自然下水盖也就被制造成圆形的了。其三，因为圆是曲线图形，没有棱角，而方形有死角，当人不小心掉进下水道或修理工进入下水道修理水管时，如果下水道是方形的，则它的死角极易刮伤人的皮肤，而如果下水道是圆形的，则人的受伤机率也就相对较少了。其次，从物理学角度来看。我们可以拿一只生鸡蛋做实验，在此，我们把鸡蛋视为球形物体研究。当我们用一只手握住一只生鸡蛋时，不管使出多大的握力，手心里的生鸡蛋总是握不碎的，这是因为圆形物体受力均匀，根据物理学中的压强公式P=F/S，鸡蛋将你的握力均匀分配到了整个鸡蛋上，降低了单位面积的受力。因为下水盖的主要作用是不允许下水盖上的物体掉入下水道中，那么下水盖势必要具备一定的承重能力，由鸡蛋原理可知，圆形可以更好的将压力均匀传递到整个下水盖的四周，使其本身四周及其所接触的地面均匀承重。在材质等其他条件不变的情况下提高其耐压力。同理可知，圆柱最能承受周围土地的压力。由此，我们将下水盖制造成圆形的，下水道造成圆柱形的。并且在生活中，我们可以观察到，公路机动车道上的下水盖一般为圆形的，而路边不常受力的下水盖则有方有圆。再次，从数学角度来看。下水盖制造为圆形的也有两个方面的优点。其一，我们可以做一个对照实验（实验中的实验器材均为模型）。实验A组为圆形的下水盖及圆柱形的下水道，实验B组为方形的下水盖及方体的下水道。当我们把实验A组和B组中的下水盖在它们的下水道上方竖立起来，并将其旋转，在对角线的情况下，因为对角线与边长的长短不一，方形的下水盖就会掉下去，而圆形的下水盖因为半径等长，所以不管圆形的下水盖怎么转都不会因为哪一边宽一点而掉下去。其二，我们知道所以平面几何图形中，周长相等的图形面积最大的是圆形。我们可以通过一系列计算，得到数据比较得出此结论。例：已知一个圆形、正三角形、正方形、正六边形的周长为30m，则：ABCDaO圆形： 正方形 ： ABCDEFOGGABCD 正三角形： 正六边形：过点A作ABC的高线AD 连接正六边形ABCDE的三条 AB=BC=AC=10m 对角线相交于点O，则三条对 ADB=90, B=60角线把正六边形分成了六个全等三角形。过点A作ABO的m高线AG. 利用内角和公式得： 内角和=180(n-2)(n为边数) =720 ABE=60, 6b=30m，即b=5m S= 6SABO = 综上所述，通过比较，在周长一定条件下，面积最大的是圆形。所以，把下水盖制造成圆形的，相同大的面积耗费的材料就最少。节约了材料，花少的成本赢取大的利益，这是商人经商永恒不变的原则，自然商家也愿意生产出圆形的下水盖。并且因为同样大的容量，圆柱形的下水道所耗费的材料会最少，又因为把下水道设计成圆柱形可增大其容量，把下水道口设计成圆形可增大它的面积。当天降雨时，地面上汇聚的雨水便可最大流量的流进下水道，从而可增快流水速度，使街道交通不会因为雨水过分汇聚而堵塞。最后，从美学角度来看。“圆”是最简单的对称图形，拥有最完美的曲线。在艺术美学中，“圆美”的内涵特征主要表现为形式的和谐性、气韵的流动性及意境的浑厚性三方面。并且自古以来在悠久的中国文化历史中，“圆”就有象征美好、幸福、圆满的意思。所以，把下水盖制造为圆形，寓含了一种和谐美、文化底蕴的美。小小下水盖，便利千万家。通过对下水盖的探究，我们从生活、物理学、数学、美学四个角度得出了下水盖被制造成圆形的多种好处，知道、明白了下水盖的形状为什么会是圆形的。通过研究，也明白了我们应该要学会留心身边的事物，大事小事事事关心，即使再平凡的事物也会有属于他自己的奥秘。态度决定一切，细节左右人生。世界上没有不可认识的事物，只有尚未被认识的事物，只要我们端正态度，不断充实我们的科学知识，运用正确的思维方法，加强动手的实践活动能力，我们就一定能够在正确认识世界、认识事物的道路上不断前进。5