蜜蜂在我們的生活中應(yīng)該并不陌生. 幾乎人人都知道蜜蜂是勤勞的實干家,但很少人知道,蜜蜂也是極聰明的數(shù)學(xué)家. 蜂巢是它們數(shù)學(xué)智慧的結(jié)晶,隱藏著很多鮮為人知的秘密. 下面就蜂巢的形狀結(jié)構(gòu),以及在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用,給同學(xué)們介紹一下.
一、 蜂巢的形狀結(jié)構(gòu)
蜂巢是嚴格的六角柱形體. 它的一端是六角形開口,另一端則是封閉的六角棱錐體的底,由三個相同的菱形組成.
有科學(xué)家曾準確測量過,蜂巢巢室的兩個鈍角角度都為109度298分,所有的銳角為70度32分,這樣既堅固又省材料. 蜂房的巢壁厚0. 073毫米,誤差極小. 值得一提的是幾乎世界上所有蜂巢都是這樣的.
科學(xué)家近一步研究發(fā)現(xiàn),蜂巢是以正六邊形而建造的. 正六邊形的內(nèi)角為120度,3個六邊形剛好可以圍成360度,不浪費一點空間. 像這樣不浪費一點空間的圖形有等邊三角形、正方形、正六邊形、正十二邊形、正三十六邊形等. 但很多實驗表明邊數(shù)超過六邊形的,則會浪費空間;邊數(shù)少于六邊形(比如正三邊形、正方形)雖然不浪費空間,但浪費材料.
二、 生活中的應(yīng)用
人們把蜂房譽為自然界的奇異的建筑. 經(jīng)過對蜂房的深入研究,科學(xué)家們驚奇地發(fā)現(xiàn),相鄰的房孔共用一堵墻和一個孔底,非常節(jié)省建筑材料;房孔是正六邊形,蜜蜂的身體基本上是圓柱形,蜂在房孔內(nèi)既不會有多余的空間又不感到擁擠. 這在生活中有著重要的應(yīng)用,例如:
1. 航天方面
蜂窩的結(jié)構(gòu)給航天器設(shè)計師們很大啟示,他們在研制時,采用了蜂窩結(jié)構(gòu):先用金屬制造成蜂窩,然后再用兩塊金屬板把它夾起來就成了蜂窩結(jié)構(gòu). 這種蜂窩結(jié)構(gòu)強度很高,重量又很輕,還有益于隔音和隔熱. 因此,現(xiàn)在的航天飛機、人造衛(wèi)星、宇宙飛船在內(nèi)部大量采用蜂窩結(jié)構(gòu),衛(wèi)星的外殼也幾乎全部是蜂窩結(jié)構(gòu). 這些航天器又被統(tǒng)稱為“蜂窩式航天器”. 在航空航天工業(yè)中,蜂窩結(jié)構(gòu)常被用于制作各種壁板,用于翼面、艙面、艙蓋、地板、發(fā)動機護罩、尾噴管、消音板、隔熱板、衛(wèi)星星體外殼、剛性太陽電池翼、拋物面天線、火箭推進劑貯箱箱底等.
2. 通信方面
70年代中期至80年代中期,這是移動通信蓬勃發(fā)展時期. 1978年底,美國貝爾試驗室研制成功先進移動電話系統(tǒng),建成了蜂窩狀移動通信網(wǎng),大大提高了系統(tǒng)容量. 1983年,首次在芝加哥投入商用. 同年12月,在華盛頓也開始啟用. 之后,服務(wù)區(qū)域在美國逐漸擴大. 到1985年3月已擴展到47個地區(qū),約10萬移動用戶. 其他工業(yè)化國家也相繼開發(fā)出蜂窩式公用移動通信網(wǎng).
3. 航空方面
現(xiàn)代航空技術(shù)要求飛機高速高空遠程,要實現(xiàn)這樣的目標,就要減輕自身的重量. 設(shè)計師在研究軍艦鳥的骨骼時,發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部有蜂窩狀的夾層結(jié)構(gòu),像一個六角柱,所以鳥能輕巧起飛,便把蜂窩狀結(jié)構(gòu)運用到飛機的機身和機翼上,大大減輕了重量,從而節(jié)省了材料和燃料,所以就可以達到高速高空遠程.
小小的蜜蜂就擁有如此大的智慧,這說明我們應(yīng)該多觀察生活中的新奇現(xiàn)象. 通過現(xiàn)象觀察事物本質(zhì)、原理,也許下一個打開科學(xué)創(chuàng)新大門的科學(xué)家就是你!