正六邊形的6條邊相等,6個(gè)內(nèi)角也相等。把若干個(gè)正六邊形拼在一起,就會(huì)看到一張類(lèi)似蜂窩的密鋪圖形,人們通常把這種形狀稱(chēng)為“蜂窩結(jié)構(gòu)”。
蜂窩結(jié)構(gòu)的運(yùn)用
在幾何學(xué)中,正六邊形是一種十分重要的圖形;在工程學(xué)中,蜂窩結(jié)構(gòu)同樣非常重要。不論是在航空、航天和天文學(xué)等前沿科技領(lǐng)域,還是在日常生活中,蜂窩結(jié)構(gòu)都發(fā)揮了不可替代的作用。
神舟飛船返回艙
這是神舟一號(hào)返回艙,現(xiàn)藏于中國(guó)科學(xué)技術(shù)館。返回艙的表面由一個(gè)個(gè)正六邊形組成。
SpaceX星艦火箭
這是美國(guó)SpaceX公司研發(fā)的大型運(yùn)載火箭,這種火箭可以回收、重復(fù)使用。如果你湊近了,就會(huì)看到火箭的外殼上貼著一塊塊正六邊形隔熱瓦。
為什么是蜂窩結(jié)構(gòu)
為什么前面提到的這些工業(yè)產(chǎn)品都用到了蜂窩結(jié)構(gòu)呢?原因有兩個(gè)。
原因1:能密鋪整個(gè)平面
之前提到的所有蜂窩結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用,不論是返回艙的外殼還是火箭的隔熱瓦都需要把一個(gè)平面鋪滿。用形狀、大小完全相同的正六邊形進(jìn)行拼接,可以把一個(gè)平面不重疊、不留空隙地鋪滿。
原因2:用料少、成本低
與其他結(jié)構(gòu)相比,蜂窩結(jié)構(gòu)可以最大限度地減少所用材料的數(shù)量和重量,創(chuàng)造出性能最強(qiáng)的幾何結(jié)構(gòu)。除此之外,它具有優(yōu)良的抗壓、抗彎折等性能,制造成本也比較低。
飛機(jī)
不管是空客、波音,還是國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C9 1 9 ,其機(jī)身、地板、艙門(mén)、機(jī)翼上都有大量的蜂窩結(jié)構(gòu)夾層。它們是飛機(jī)上最核心的材料之一,具有重量輕、強(qiáng)度大的優(yōu)點(diǎn)。
詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡
這是有史以來(lái)人類(lèi)建造的個(gè)頭最大、功能最強(qiáng)、價(jià)格最貴的太空望遠(yuǎn)鏡。它的鏡片由18塊一模一樣的正六邊形組成,發(fā)射時(shí)折疊起來(lái),進(jìn)入太空后再展開(kāi)。
蜂窩管
蜂窩管是近年來(lái)興起的一種新管道。和傳統(tǒng)的圓柱形管道比起來(lái),它能更有效地去除污水中的顆粒物、懸浮物和有機(jī)物,因此其使用非常廣泛。
課堂內(nèi)外·小學(xué)版(智慧數(shù)學(xué))2024年5期