【南极|把一个绝对圆球放在一个绝对平面上,两者接触的部分是点,还是面】
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导语:上过初中的粉丝宝贝们都有过一个经历 , 在学习圆的时候老师告诉我们 , 一个圆球只有在最底部才和平面接触 , 其他部分是不接触的 。 但是在演示的时候我们看到的却并不是这样 , 于是我们感到非常疑惑 , 到底听老师的还是信自己看到的?
我们平常经常见到的球类 , 比如篮球和足球 , 这些球类和地面的接触面积比较大 。 如果我们用肉眼观察会发现 , 这些球类和地面接触的时候不可能只存在一个点 , 而是很大的一个面 。 尤其是把足球放到草地上的时候 , 足足小半个足球都能和草地亲密接触 。
当然 , 这个问题很好解释 。 那是因为不管是足球还是篮球 , 它们的本质都是为了体育服务而不是数学 , 因此这些球尽管看起来是圆圆的 , 但是实际上它们并不是理想的圆形 , 也不是绝对的球体 。 同样 , 草地也不是一个理想的平面 , 上面长满了小草 。
如果我们把一个非常理想的球体放到一个非常理想的平面上 , 那么二者接触的部分会不会是老师所说的一个点呢?如果是 , 那么这个点的面积是多少呢?
首先 , 我们先声明 , 这只是一个假设实验 , 因为世界上并没有那么多理想的东西 , 这一点学过初中物理的粉丝宝贝们都懂 。
虽然我们日常生活中经常见到圆形 , 但是世界上真的存在理想圆形吗?其实 , 圆形是不存在的 , 只有正多边形罢了 。 我们都知道正方形 , 四条边都相等 。 如果我们增加边的数量 , 让这个边变成十万条边 , 会是什么后果呢?
一个封闭图形 , 不管怎么绕 , 最终都是封闭三百六十度 , 一个圆周的角度 。 像正方形 , 也就是正四边形 , 它的每个角都是直角 , 也就意味着每个角都是90度 , 正好平分三百六十度 。 同样的道理 , 有几条边 , 就会有多少角平分三百六十度 。 如果边足够多 , 那么每条边平分的角就非常小 , 如果这个角度无限接近于0 , 那么是不是就是一条直线?
虽然接近于0 , 但是毕竟不是0 。 因此每条边之间都会出现一定的弧度 , 而边足够多 , 这个弧度就足够小 , 那么这个封闭图形看起来就更加接近于圆形 。 换句话说 , 圆形实际上就是正多边形的一种 , 不知道粉丝宝贝们有没有理解?
如果把一个正方体放在地面上 , 那么这个正方体与地面的接触面积就是一个面的面积 。 而球体也是这个道理 , 球体的本质就是正多边体 , 因此球体和地面的接触面积也就是一个面的面积 。
当然 , 这是在球不发生形变情况下的结果 。 地球上并不存在绝对刚体 , 因此球与地面的接触一定会发生形变 , 如果不发生形变 , 那么球和地面之间的接触面积只有一个点 , 非常小 , 产生的压强就会非常大 , 不管是球还是地面都会受不了这种压强 。 因此 , 在发生形变的情况下 , 实际接触面积是大于一个面的面积的 。
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