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        神奇的懸鏈線

        2015-09-10 07:22:44
        初中生世界·九年級 2015年12期
        關(guān)鍵詞:天姥山懸鏈鏈線

        在公園里或街道旁,我們常能看見成排的水泥柱子之間以鐵鏈相連,可你是否想過自然下垂的鐵鏈形狀是什么曲線?也許你怎么看都會想到拋物線.其實(shí),你只是重復(fù)了歷史上數(shù)學(xué)家的錯(cuò)誤而已.

        17世紀(jì)意大利著名天文學(xué)家伽利略、荷蘭著名數(shù)學(xué)家吉拉爾都曾誤認(rèn)為鏈條的曲線是拋物線,連雅各·伯努利這樣的一流數(shù)學(xué)家都一籌莫展.后來,德國大數(shù)學(xué)家萊布尼茨正確地給出了鐵鏈的曲線方程y=acosh ,這正是一條雙曲余弦曲線.接著,雅各·伯努利的弟弟約翰·伯努利也成功解決了懸鏈線問題.剛拿到博士學(xué)位,新婚不久的約翰帶著自己的得意之作來到巴黎,懸鏈線成了他躋身法國學(xué)術(shù)界的通行證.

        數(shù)學(xué)上除了兩個(gè)十分重要的函數(shù)——指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)與e有關(guān)外,還有一類就是雙曲函數(shù).

        法國著名昆蟲學(xué)家法布爾在其《昆蟲記》一書第九卷中有一段文字專門講e這個(gè)神奇的數(shù):“每當(dāng)?shù)匦囊蛿_性同時(shí)發(fā)生作用時(shí),懸鏈線就在現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)了.當(dāng)一條懸鏈彎曲成兩點(diǎn)不在同一垂直線上的曲線時(shí),人們便把這曲線稱為懸鏈線.這就是一條軟繩子兩端抓住而垂下來的形狀,這就是一張被風(fēng)吹鼓起來的船帆外形的那條線條,這就是母山羊耷拉下來的乳房裝滿后鼓起來的弧線.而這一切都需要e這個(gè)數(shù).”

        “一小段線頭里有多么深奧的科學(xué)??!我們不要對此感到驚奇.一個(gè)掛在線端的小鉛丸,一滴沿著麥秸流淌的露水,一洼被微風(fēng)輕拂吹皺的水面,總之,隨便什么東西,當(dāng)必須加以計(jì)算的時(shí)候,都要用上大量的數(shù)字.我們要有海格立斯的狼牙棒,才能夠降伏一只小飛蟲.”

        “現(xiàn)在,這個(gè)奇妙的數(shù)e又出現(xiàn)了,就寫在蜘蛛絲上.在一個(gè)濃霧彌漫的清晨,讓我們檢視一下夜間剛剛織好的網(wǎng)吧.黏性的蜘蛛絲,負(fù)著水滴的重量,彎曲成一條條懸鏈線,水滴隨著曲線的彎曲排成精致的念珠,整整齊齊,晶瑩剔透.當(dāng)陽光穿過霧氣,整張帶著念珠的網(wǎng)映出彩虹般的亮光,就像一叢燦爛的寶石. e這個(gè)數(shù)是多么的輝煌.”

        瞧!連蜘蛛網(wǎng)都有如此美麗的時(shí)刻,那么這個(gè)世界如果以數(shù)學(xué)的眼光去看,甭提有多美了.誰會有理由不熱愛這個(gè)世界,熱愛自己的生命呢?

        大家都吹過肥皂泡吧!介于空中兩個(gè)平行圓面之間的肥皂膜就是上面將的懸鏈線繞一條軸旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)體.

        懸鏈線在建筑中也有著廣泛的應(yīng)用,我國的古代工匠早早把其運(yùn)用于橋梁的建設(shè)當(dāng)中,下面讓我們來看看吧.

        迎仙橋

        相傳東漢時(shí)吳縣青年劉晨和阮肇入天姥山采藥迷路,在劉門塢遇見了二位仙女,雙結(jié)伉儷.不幾日,劉、阮回鄉(xiāng),世上已是其七世孫時(shí)代.此橋因劉、阮在此遇仙得名.此橋位于劉宋詩人謝靈運(yùn)開辟的“唐詩之路”通向天姥山的門戶處,經(jīng)歷了數(shù)百年商賈軍旅的穿行,至今安然無恙,足見其結(jié)構(gòu)的科學(xué)性.

        玉成橋

        此橋建成于清道光丙申年(1836年).馬氏家譜中載有建橋的記錄.該橋建成后當(dāng)?shù)卮迕裾J(rèn)為橋拱這么平坦,可能要塌,拒付工錢.馬正炫為了表達(dá)為民造橋的善意,竟然未收工錢,玉成其事,取橋名為玉成橋.橋建成后至今已170多年,完好無損,此事被后人傳為美談.

        隆慶橋

        隆慶橋位于浙江省嵊州市甘霖鎮(zhèn)毫石村.該橋側(cè)面刻“隆慶橋”三字.初建于晉代,現(xiàn)橋?yàn)榍宓拦馕熳幽辏?828年)再度重建.

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