井蓋為什麼是圓的,井蓋為什麼是圓形

2022-12-18 15:16:13 字數 5970 閱讀 1611

1樓:math星座標

下水井蓋為什麼都是圓的?

井蓋為什麼是圓形

2樓:符映雪渠祖

1、窨井設在大路上,每天走路的人來人往,設計時就要注意行人的安全,蓋兒不能掉到窨井裡。如果設計成三角形或者正方形的,蓋兒雖然比窨井口大一些,但還是有掉下去的可能。而如果是圓形的,由於圓的直徑相等,所以,蓋兒只要大一點點,就不會掉下去。

2、由於窨井有時需要人工梳理或架線等,這時候又要求窨井的面積儘可能地大。在這些圖形中,當它們的周長相等時,圓形的面積最大。同時圓形又符合我們的體型,便於工作人員進進出出。

3、三角形或正方形的邊由直的線段組成,構成的角較尖,如果在修理時碰到很容易使人受傷。而圓形的邊是一條圓弧,就不會出現這個問題。

下水道的蓋子之所以是圓的,是結構受力的要求:

井蓋為什麼是圓的?

3樓:向前看

井蓋之所以是圓形,主要原因有:

1、圓形井蓋受力後,壓力向周圍擴散。由於擴散均勻,不易破碎和崩塌。

2、矩形井蓋由於受力不均,破裂概率遠大於圓形井蓋。因此,圓形井蓋適用於耐久性。

3、這樣可以保證井蓋在任何方向上的尺寸都大於井口。在城市道路管理方面,由於不易傾斜,一般採用圓形井蓋,這樣可以更好地保護行人和車輛的安全。

4、相對節約了材料的生產成本。與矩形或正方形相比,矩形內接圓的面積最小,用於生成的材料也較少。

5、碾壓時可移動圓形運輸和施工。這個城市的標準排水井蓋重幾十公斤。

4樓:**

知識點:圓形井蓋的好處很多:圓形受力均勻,能承受來自不確定方向的荷載。

井蓋被經過的車輛軋起時,其直徑都會比下面的井口略寬,井蓋不會掉到井口裡去。另外,圓形的井蓋能達到材料的最大利用和節約,因為同周長下,圓形的面積最大。

無論是走在馬路上,還是小區裡,我們經常能看到一些井蓋。有的上面寫著「電」,有的寫著「汙」,還有的畫著一般人也看不懂的符號。上面寫的東西雖然豐富多樣,可是,井蓋的形狀大體一致——圓形。

井蓋為什麼非要是圓的?三角形的不可以嗎?

關於井蓋是圓的這個問題,可以追溯到13世紀的法國。法國當年在建巴黎時,選用圓形的鐵餅做下水道的井蓋。後來羅馬帝國把法國的下水道技術用於建設羅馬城,再後來世界各地的主要城市陸續採用羅馬的下水道技術,結果圓的井蓋似乎就成了約定俗成的事情。

實際上,圓形的井蓋好處多多。

圓形的井蓋更加安全

如果是圓形,圓心的每條直徑長度都是一樣的,這樣井蓋被經過的車輛軋起時,其直徑都會比下面的井口略寬,井蓋不會掉到井口裡去。而如果採用方形,因為方形的對角線明顯長於其每條邊長,這樣的井蓋被軋起時,很容易沿井口的對角線方向掉進井中,造成安全隱患。

圓形受力均勻,能承受來自不確定方向的荷載。當車輪壓來時,井蓋依然平整。如果是其他有稜角的多邊形,就很容易翹起,其稜角會不斷磨損,容易損壞產生危險。

在修理井口時,圓形便於開啟,同時也更安全。在維修時,不會有稜角對維修工人或外物產生劃傷或割傷。而對生產製造企業來說,製造一個圓形井蓋要比製造一個方形井蓋要省事的很多。

另外圓形井蓋更加堅固耐用,不易受到外界傷害,狂風吹打時,不論風沙雜物從哪個方向吹來,都容易沿著圓面的切線方向掠過,受影響的只是極少部分。

圓形的井蓋會達到材料的最大利用和節約。同周長下,圓形的面積最大,也就是說相同井口面積下,圓形井蓋最省材料。井蓋的使用取決於井口的大小,如果非要在上面按個面積遠遠大於井口的方形井蓋,那麼材料的利用和實用價值自然沒有直接使用圓形的井蓋更有效,既節約井蓋的材料,也保證了井口的安全。

當然在現實生活中,我們也見過方形的井蓋。但是我們還是會發現,馬路上的井蓋基本都是圓的,方形的井蓋一般都是水錶井蓋之類的。圓形的井蓋居多,就在於它的安全和節省成本。

另外,圓形井蓋便於搬運,由於井蓋是沉重的大鐵塊,如果有井蓋損壞或是需要更換,維修工人只需要滾動井蓋就可以將其移動到一邊。可能你會說,如果便於搬運,那是不是很容易被人偷走呢?早年部分法治觀念淡薄的地區確實是這樣的,但隨著市政的管控力度加大,偷井蓋的事已經越來越少了。

因為偷井蓋不僅是偷了一個井蓋這麼簡單了,很可能導致某人跌落深井喪命,那就是很嚴重的罪行了。

5樓:

井蓋之所以是圓形,主要原因有:

1、圓形井蓋受力後,會向四周擴散壓力,由於擴散均勻不容易碎裂和塌陷。

2、矩形的井蓋由於受力不均勻,導致碎裂的機率遠大於圓形。所以通過耐用性方面考慮還是圓形井蓋合適。

3、這樣可以保證井蓋在任何方向上的尺寸都大於井口。在市區的路政方面,一般採用圓形,因為圓形的井蓋不易傾斜,能夠較好的保護好行人和車輛的安全。

4、相對節省生成材料成本,相對於矩形或者正方形,矩形內切圓形的面積最小,生成用的材料也更少。

5、圓的好運輸和施工,滾起來就可以動,城市標準排水井蓋重達幾十公斤,搬運時起碼需要幾個成年男子同時動作。

擴充套件資料

按材質區分,可分為4類:

1、金屬井蓋:鑄鐵、球墨鑄鐵、青銅井蓋等;

2、高強鋼纖維水泥混凝土井蓋(水泥基複合材料);

3、再生樹脂井蓋(再生樹脂基複合材料);

4、聚合物基複合材料檢查井蓋等。

6樓:深海古人

很多時候,當我們走在城市的街道上,低頭看著道路的時候,會覺得為什麼道路和非機動車道上有那麼多圓形井蓋。雖然這樣並沒有影響太多的交通,但是總覺得路上坑坑窪窪的痕跡那麼多,不太好看。然後觀察力敏銳的同志會問一個問題?

為什麼大大小小的井蓋幾乎都是圓形的,而其他形狀的井蓋卻很少見?

面試問題棘手的微軟

也許你們都知道,這樣一個看似無厘頭的問題,卻是一個經典的面試題目。據說這個問題可以從各個方面來回答。有人說因為圓形的井蓋容易運輸,角落不容易撞,這是真的。

相對於三角形,正方形確實有這個優勢。有人說圓形井蓋受力時,受力會均勻分散,不會聚集在某個位置,不容易造成邊緣開裂,也是如此。有人從哲學角度解釋。

之所以圓形井蓋比較多,是因為井口本身是圓形的。井蓋自然是圓的。

圓形井蓋

井蓋是維持城市生活正常運轉的重要設施。如果壞了或者被偷了,對這一帶的人影響很大,甚至會導致生命安全事故。防盜,已經不是金屬做的了,真的沒什麼經濟價值。

即使井蓋沒有被盜,也不能直接從井口掉下來。沒錯,在數學上,大部分井蓋造成圓形,就是為了不讓井蓋掉進井裡。

讓我們做一個實驗。我們用正三角形和正方形做井蓋,試著翻過來看看能不能從井口掉下來。這裡需要注意的是,其實井口會比井蓋略大,這樣就保證了井蓋可以全面的放在井口。

但是相對於整個井蓋的尺寸來說,這一點點微不足道,在分析中可以忽略不計。

井口與井蓋的結構關係

至於三角形的井蓋,當你準備把正三角形放進井口的時候,我們把井蓋垂直放進去,很快發現如果為了避免最長的井蓋碰到井口而偏斜一定角度,三角形的井蓋很容易穿過井口而不碰到沿井口邊緣的任何位置。有一段時間,我們可能不知道是什麼長度決定了我們能不能掉進井口,所以我們從各個角度去嘗試。

三角形井蓋不可行

很快我們發現根本原因是正三角形的高度小於邊長,也就是hc。

正三角形高度與邊長的關係

既然三角形不行,那正方形呢?

於是我們又重複了上面的操作,很快我們就發現,方塊在下落的過程中還是可以完全落入井口的。但是這裡的長度關係並不是上述的高度和邊長的關係。

廣場也不可行

我們會在下落的過程中旋轉角度。從多個方向嘗試後,發現正方形的對角線大於它的邊長,即ac。所以每次我們總能把方塊翻過來,讓它在對角線長度內落入井口。

正方形邊長與對角線的關係

我們換成長方形怎麼樣?其實也是一樣的,因為畢達哥拉斯定理是存在的,一條長度適中的對角線會比其他任何一邊都長。因此,矩形也可以落入井底,而不接觸井蓋的邊緣。

這時,我們嘗試了三角形和正方形。接下來我們來看看正五邊形。通過對前兩種情況的分析,我們發現井蓋能否掉入井口的根本原因是對角線與高度的長度關係。

所以我們不用做實驗來分析。我們畫出正五邊形,通過理論計算出正五邊形的對角線與高度的關係。

五邊形正五邊形對角線與高度的關係

通過對正五邊形的考察,我們可以從一開始所列的方程中找到這個問題的本質。我們發現邊數越多,對角線和高度越接近。

當高度和對角線長度差較大時,更容易掉入井口,因為下落時可以翻轉的角度和空間更多。當高度和對角線長度逐漸趨近時,在下落的過程中轉角就不那麼容易實現了。

當擴充套件到無限多邊形時,滿足條件的井蓋自然是圓的

所以我們很自然的推廣到邊數無限大的時候,也就是當它是圓的時候,高度和對角線會越來越近,一個多邊形的高度和對角線最後是無法區分的。所以無論我們怎麼翻圓形的井蓋,圓圈總會和井蓋牢牢的粘在一起,讓它不能掉進去。

所以現在的問題是,難道只有圓形的井蓋不會掉到井口下面嗎?當然不是。圓度不是井蓋能不能掉的根本原因。根本原因就在於那句話。

只要在翻轉圖形的過程中,圖形寬度始終保持一致即可。

當從任何角度觀察圓時,圖形所佔的寬度都是一樣的,導致圓下落過程中為避開井口而翻轉的操作失效。我們把這個性質叫做等寬,只要能找到滿足等寬的圖形,就能發明新的「井蓋」。

羅徠三角製圖

勒洛三角卷

你可能在某些場合見過下圖。畫的方法也很簡單,就是對稱中心之間以120度的間隔相交三個半徑相等的圓形成的弧形三角形。這個三角形看起來又胖又笨,但它有不尋常的性質。

你在任意角度測量一對平行線的寬度,寬度是一樣的。這個三角形叫做勒羅伊三角形,是由19世紀的德國工程師弗朗茲雷烏萊亞克斯命名的。也正是基於這個性質,萊洛三角形是井蓋問題一個經典答案。

德國工程師弗朗茲勒洛

這個看似簡單的胖三角是最簡單的等寬曲線。想象一下這個神奇的屬性。在一個平面下安裝幾個這樣的leroy三角形作為輪子,就可以移動平面而不會感覺到平面的任何波動。

這時,又有同學在質疑。既然勒羅伊三角形的隨機移動寬度總是一致的,你能做一個輪子嗎?答案幾乎是不可能的。

為什麼?

用勒羅伊三角的輪子騎自行車

雖然勒羅伊三角據說在任何情況下都會旋轉,圖形的寬度不會改變,然而其旋轉中心點卻在實時波動。試想一下,如果一輛自行車用勒羅伊三角作為車輪,前後車輪軸承的位置就是轉動的中心,而且這個中心總是高高低低的,這樣自行車就可以騎行了,但是卻有在飛機上騎蹺蹺板的感覺,好像並不是特別好看。不過有人卻從這種怪異的胖三角形裡得出靈感來,創造了一件偉大的發明。

當滾動勒羅伊三角形時,飛機根本不動

德國的菲加斯汪克爾(figas wankel)注意到,當勒羅伊三角形在一條直線上翻轉時,上下寬度總是相同的,旋轉的中心是中間區域的一個小圓。如果用leroy三角形作為轉子,在轉子中間加一個偏心軸,然後構造一個特定的腔體,可以避免轉動過程中的中心波動問題,轉子可以繼續轉動做功?

旋轉式發動機的發明者菲加斯汪克爾

但勒羅伊三角有三個明顯的角度,在實際加工過程中不容易實現,轉子高速旋轉時必然會帶來更大的磨損,因此使用銳角是不可行的。於是汪克爾採用了變形的勒羅伊三角形,即讓一個圓繞著原來的勒羅伊三角形滾動,以圓的最大邊的軌跡重構一個改進的勒羅伊三角形。可以想象,如果這個外圍圓的直徑大於勒羅伊三角形的直徑,那麼最終的軌跡會更加平滑。

我們仍然可以證明這條曲線是等寬的,所以用這個光滑的勒羅伊三角形作為發動機轉子更合適。

轉子發動機模型

理論上是可行的,但在實際製造過程中,汪克爾必須克服各種問題,才有可能使轉子發動機成為現實。2023年,經過無數次試驗,汪克爾基本解決了氣密性、潤滑性等一系列技術問題。2023年,日本東洋公司首次批量在汽車上安裝轉子發動機。

後來讓轉子發動機大放異彩的馬自達公司,幾十年來一直堅持研究。馬自達在2023年6月23日創造了歷史。在當天舉行的勒芒24小時耐力賽中,採用轉子發動機的馬自達787b賽車領先第二名兩圈奪冠!

創造歷史的馬自達神車787b

雖然轉子發動機也有一些缺點,如燃燒不充分,汙染嚴重,油耗高,但它與傳統的活塞發動機有很大不同,它的小尺寸可以在發電中產生驚人的功率。它的出現確實給人們在追求權力的過程中帶來了耳目一新的感覺。原來發動機還能長成這樣。

清掃車的形狀也是一個勒羅伊三角形

為什麼井蓋基本都是圓的?這個問題真的有幾千個答案,每個答案都可以令人信服。我們從純數學的角度得出這麼多經典結論,超出了人們的預料。

知道了井蓋的原理之後,我們發現了萊洛三角形,從萊洛三角形的特點中我們提出了等寬曲線的概念,再到後面將萊洛三角形實踐化造出了轉子發動機。

我相信井蓋的科學將永遠延續下去。

誰知道井蓋為什麼是圓的

井蓋採用圓,因為圓的直徑都相等,所以不會掉到下水道裡。井蓋為什麼是圓的呢?1 蓋子是圓的,好嵌合進地面。2 因為圓形的每一條直徑是相等的,而其它形狀總會有一條內徑是最長的。3 因為圓的周長小,面積大 因為圓形切去了4個角,可以最大程度的節約了成本。4 圓形的井蓋可以由一個人搬動,因為它可以在地上滾,...

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原因1 從力學的角度來看,圓形井蓋與支撐點的受力量是均勻的而方型或長方形井蓋的受力點則靠近於施力點。2 因為下水道的那個口是圓的。3 圓形的井蓋可以由一個人搬動,因為它可以在地上滾。4 因為圓形的井蓋不易傾斜,能夠較好的保護好行人和車輛的安全。5 因為圓形的每一條直徑是相等的,井蓋做成圓形的話,無論...

馬路上的下水道井蓋為什麼是圓的下水道的井蓋為什麼是圓形的?

1 圓的,好嵌合進地面。以免留下稜角傷害人。2 圓的掉不下去啊 用方的話 可能從對角線掉下去。3 圓的蓋子在更換時可以滾動,比較省力。另外,從力學的角度來分析,圓形手裡比較均勻,不存在相對的應力集中區,不容易損壞。4 可以說是一個完美的圓柱體。5 因為下水道的那個口是圓的。6 是個營銷學的問題,就是...