11:23PM

方型车轮自行车?!

My Works, by Wei.

有着方型车轮的自行车

现在的各种车轮都是圆的,很容易理解——圆上每点到圆心的距离相等,所以车轮在路上滚的时候才不会颠。但是,如果车轮并非圆形,比如说正方形,那么有没有哪种特殊构造路面可以让其在上面平稳的滚动呢?

答案是肯定的,请看下图:

滚动的正方形

滚动的正方形

不过,还就真有人做出了这样“囧”的自行车和路面模型!请看下图:

实物展示

实物展示

那么这种路面是怎么样的一个曲线呢?答案是——悬链线(Catenary),其形状与双曲余弦(cosh)一样。

具体证明请看下面的一个PPT:http://www.snc.edu/math/images/SquareWheelMath.pdf

通过Google Docs:http://docs.google.com/viewer?url=http://www.snc.edu/math/images/SquareWheelMath.pdf

那么如果我们的路面是锯齿形的呢?请看下图:

锯齿路面

锯齿路面

事实上,每一种车轮都会对应一种路面,使得车轮可以在路面上平滑地滚动![1]

半题外话:前几篇文章我写了“等宽图形”(英文:Shape with Constant Length,不过貌似现在还没有正式的中文翻译,暂时叫它这个吧。或者翻译成“定宽”)。这样的“定宽图形”由于具有宽度恒定的性质,它其实可以垫在两平面之间使两平面平滑的做相对运动。

[1] Riding on Square Wheels - http://www.sciencenews.org/view/generic/id/4877/title/Riding_on_Square_Wheels

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回复自“方型车轮自行车?!”

  1. 是啊,生活中怎么可能存在这种曲线的路面呢?

  2. Most impressive…

  3. 看起来不错呢。

  4. 真的有啊(看过答案后)。但在生活中,这路好像不太适用。

  5. …..这样的路真的存在吗????

  1. 没有任何引用。

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