王阿姨做了一个圆柱形抱枕 饮料罐为什么是圆柱形?


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你有没有发现,我们日常生活中见到的饮料罐无一例外地都是圆柱形?为什么一定要设计成圆柱形呢?
如果饮料罐是正棱柱呢?也就是底面是正多边形的直棱柱 。所谓直棱柱,就是侧棱与底面垂直的棱柱 。
仔细想想,这样的设计倒是挺吸引眼球的,可是这样的饮料罐却存在一定的安全隐患,万一我们手握饮料罐时,握到了棱角很有可能会伤到自己,所以这就是饮料罐要设计成圆柱形的原因吗?
算是一个原因,但是还有一个原因,要说明这个原因,我们不妨来研究一下正三棱柱、正方体和圆柱这三个立体图形 。
我们现在假设做出了三种饮料罐,这三种饮料罐的形状分别是正三棱柱、正方体和圆柱,并且底面积都是,高也相同 。
正三棱柱、正方体和圆柱,它们的容积都可以用底面积乘高来计算,而我们已经设它们的底面积和高都是相同的,说明这三种饮料罐的容积也是相同的,那它们的表面积相同吗?表面积怎么算?表面积=底面积×2+侧面积,底面积相同,而它们的侧面积都可以用底面周长乘高来计算,高是相同的,所以接下来我们就分别计算一下这三种饮料罐的底面周长 。
由于正三棱柱的底面是一个等边三角形,我们设等边三角形的边长是xcm,并作出底边上的高,那根据等边三角形的性质和勾股定理可以得出底边上的高是cm,根据三角形的面积公式我们可以得出这样一个方程:
求解这个一元二次方程,可以得出x的近似值是15.2,也就是说这个正三棱柱的底面边长约为15.2cm 。等边三角形的周长=边长×3,由此我们可以得出这个正三棱柱的底面周长约为45.6cm 。
正方形的面积=边长×边长,于是我们对100开算术平方根,就可以得到正方形的边长是10cm 。正方形的周长=边长×4,由此我们可以得出这个正方体的底面周长是40cm 。
我们设圆的半径是rcm,根据圆的面积公式就可以得出这样一个方程:
求解这个一元二次方程,我们可以得出r的近似值是5.6,也就是说圆的半径约为5.6cm 。圆的周长=圆周率×半径×2,由此我们可以得出这个圆柱的底面周长约为35.2cm 。
经过前面的计算我们已经发现圆柱的底面周长是最小的,那么圆柱的侧面积也是最小的,这说明了什么?
说明在容量相同的情况下,将饮料罐做成圆柱形所需的原材料是最少的,这才是我们把饮料罐设计成圆柱形的主要原因 。
事实上,在面积相同的平面图形中,圆的周长最小,所以在底面积和高都相同的情况下,不管是正三棱柱、正方体还是正五棱柱,正n棱柱,与它们相比圆柱的侧面积都是最小的 。
最后,请你思考一个问题:在具有相同容积的立体图形中,表面积最小的是球形,那我们为什么不把饮料罐做成球形呢?欢迎你在评论区留言互动,分享你的看法 。
以上就是今天的头条内容,希望听了以后对你有所启发,我们明天再见 。
【王阿姨做了一个圆柱形抱枕 饮料罐为什么是圆柱形?】参考文献:朴炅美.数学维生素[M].郑炳男,译.北京:现代出版社,2012.