回覆列表
  • 1 # 物理科普

    三角形的穩定性,最好的證明就是借用金字塔的結構了。

    吉薩高地的幾座大金字塔,在經歷了數千年的風雨之後,依然屹立不倒,在結構上也可以說完好無損,最主要的原因,就是它在底面採用了等邊四角形即正方形的設計。

    從幾何學角度來說,金字塔的重心在底面的垂直投影正位於底面正方形的中心點。假如金字塔要發生傾側的話,最容易傾側的方向只有四個,那就是垂直於底邊的四個方向。再加上金字塔的底面是所有金字塔橫截面中面積最大的,橫截面越往上面積越小,到塔頂面積逐漸變為0。

    這兩個因素綜合在一起,構成了金字塔不可撼動的穩定形態。

    我們設想,金字塔的底面如果變為五邊形、六邊形等等,那它最容易傾側的方向也就會變為五個、六個等等。

    由此可知,底面三角形是立體結構中傾側方向最少的結構,它最容易傾側的方向比金字塔還少,只有三個,因此比金字塔的結構還要穩定。

    根據以上的推論,可以表明底面是三角形的立體結構是最穩定的。而底面是圓形的立體結構是最不穩定的。

    當然,底面可近似看做一條直線的立體結構,例如一堵牆,雖然說可傾側方向比三角形還少,但是由於底面幾乎是一維的,面積非常小,反而就很不穩定了。而底面是一個點的立體結構如陀螺,就是最不穩定的了。

  • 2 # 蛋哥扯蛋

    利用三角形穩定性的東西很多。

    比如埃菲爾鐵塔的內部結構。

    比如塔吊的內部結構。

    比如腳踏車三角架。

    簡直太多太多了。

    來說說為什麼三角形很穩定,原因也很簡單。

    三角形的穩定性是當三角形的三條邊的長度確定後,這個三角形就被唯一確定了

    三角形的兩個邊和夾角定下來後,夾角的對邊長度就定下來了。因此夾角與對邊是一一對應的關係。這時候第三邊的長度定下來後,對應的夾角就定下來了,而且是唯一的。從冗長度上看,是100%。所以“穩定”。

    再看四邊形ABCD的情況:一條對角線AC可以把四邊形分成兩個三角形ABD和CBD。這條對角線AC對應的角A和角B形成了一對二的對應關係。當一個夾角A的角度變化後,“虛擬”的對角線AC可以伸縮。對應著這個伸縮,角B可以透過改變的角度的大小來適應角A的變化。因此四邊形ABCD可以有無窮多種形式。這就叫做冗長度不足,確定不下來事態的唯一性。

    相反,“冗長度”過大的時候,各種條件互相“扯皮”,結果是什麼事情都辦不成。

  • 3 # 劉老師聊科學

    我們使用磁力棒玩具可以證明這一點。

    製造一個四邊形,

    施加壓力,很容易變形,

    製造一個五邊形,

    施加壓力,也很容易變形,

    製造一個三角形,十分穩固。

    三角形是唯一的剛性的二維結構。與正方形、五邊形和高階多邊形不同的是,三角形不需要在節點處施加力矩來維持形狀。它們的強度完全取決於構件的軸向剛度。換句話說,如果你不改變三角形邊長,就不能改變它的形狀。

    如果你對一個三角形的頂部施加壓力,它會把這個力平均地並且直接地分配到另外兩個點上。這是唯一能做到這一點的平面形狀——其他任何形狀都不能直接分配使它們在節點處受到的力。最堅固的三角形是等邊和等腰,它們的對稱有助於重量的分佈。

    然而,其他形狀可以透過使用三角形對其內角進行硬化處理。當足夠多的內角以這種方式固化時,整個多邊形就變成了一個三角形,並變成剛性的。

    看上圖,左邊的六邊形很容易變形。同樣的六邊形加上三角形固定,這個六邊形被加固了,不易變形。

    也因為此,三角形在建築裡隨處可見。

    一個例子是埃及的金字塔。構成金字塔的四個三角形邊都是等邊三角形。這些都是三角形建築力量的例子,因為金字塔已經矗立了4000多年。

    上圖這個橋墩使用了無數的三角形來獲得強度。

  • 4 # 王慶元

    三個點可以決定一個平面、這是人們在生活中用三根棍子組成一個三角架使用的根據、在高低不平的地面上、三角架的三個"腳"無論放在那兒都能組成平面、成為最簡單的穩定結構。照相機的自拍架是當時最時尚的應用、在用人工起重葫蘆吊起重物時、這時的起重三角架要承受很大的力、但是十分安全穩當。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 如何在短時間內練好硬筆行書?