对数螺线(阿基米德螺线方程推导)
为什么自然界中存在这么多的对数螺线呢
因为对数螺线具有等角性,受环境影响,很多直线运动会转变为等角螺线运动。
我们以飞蛾扑火为例
亿万年来,夜晚活动的蛾子等昆虫都是靠月光和星光来导航,因为天体距离很远,这些光都是平行光,可以作为参照来做直线飞行。如下图所示,注意蛾子只要按照固定夹角飞行,就可以飞成直线,这样飞才最节省能量。
但自从人类学会了使用火,这些人造光源因为很近,光线成中心放射线状,可怜的蛾子就开始倒霉了。
蛾子还以为按照与光线的固定夹角飞行就是直线运动,结果越飞越坑爹,飞成了等角螺线,最后飞到火里去了,这种现象还被人类称为昆虫的正趋光性。
蛾子说:
趋你妹的光啊,傻瓜才瞪着光飞,不知道会亮瞎眼啊?!!
我们完全被人类误导了,亿万年才演化出的精妙直线导航方法,被人类的光污染干扰失效了!
不用假慈悲的飞蛾扑火纱罩灯了,凸(#)凸,赶紧把灯关了吧!
注意下图飞虫都在做螺线飞行,如果昆虫有趋光性。直飞不是更好吗?
不要以为只有蛾子会这样,人在用指南针导航时也有同样的问题。
根本原因是原来作为参考的平行场变成了中心发散的场,导致直线运动变成了螺线运动。
我们也知道,绝对平行的场在自然界中是不存在的,只是我们为了计算方便,在小范围内近似认为平行而已。如果把尺度放大了看,更多的场是不平行的、是发散的,所以自然界中大量存在等角螺线现象就很正常了。
例如理想状态下,流体应该是直线运动的,但在发散场和信敏册地球自转的作用下,就会像飞蛾一样走出类似等角螺线的形状,天上的台风和水中的漩涡就是这样形成的,不过实际情况远比这要复杂,只能近似这样考虑。
关于对数螺线还有一个小笑话。
对数螺线是笛卡儿滑宏在1638年发现的,雅各布伯努利也做了研究,并发现了许多非常优美的特性,经过各种变换,结果还保持原来的样子。
他十分惊叹和欣拿败赏这种美,要求死后自己的墓碑上一定要刻上对数螺线,以及墓志铭“纵使改变,依然故我”(eadem mutata resurgo)。

结果石匠同志误将阿基米德螺线刻了上去,雅各布九泉有知一定会把棺材掀翻的!
阿基米德螺线是这样的:
常人的确看不出区别,你能看出来吗?千万不要搞混啊!
什么是对数螺线是谁发明的
对数螺线是一根无止尽的螺线,它永远向着极绕,越绕越靠近极,但又永远不能到达极。据说,使用最精密的仪器也看不到一根完全的对数螺线,这种图形只存在科学家的假想中。螺线特别是对数螺线的美学意义可以用指数的形式来表达:φkρ=αe其中,α和k为常数,φ是极角,ρ是极径,e是自然对数的底。为了讨论方便,我们把e或由e经过一定变换和复合的形式定义为“自然律”。因此,“自然律”的核心世和困是e,其值为2.71828……,是一个无限循环数。对数螺线在自然界中最为普遍存在,其它螺线也与对数螺线有一定的关系,不过目前我们仍未找到螺线的通式。对数螺线是1638年经笛卡尔引进的,后来瑞士数学家雅各·伯努利曾详细研究过它,棚枝发现对数螺线的渐屈线和渐伸线仍是对数螺线,极点在对数螺线各点的切线仍是对数螺线,等等。伯努利对这些有趣的性质惊叹不止,竟留下遗嘱要将对数螺线画在自己的搜念墓碑上。查看原帖>>
对数螺线方程如何解
填空:对迅薯数螺线ρ=e^θ在点处切线的直角坐标方程为________。
x+y=e^(π/2).
详解一,对数螺线方程ρ=e^θ在点θ=π/2处的切线直角坐标系方程见附图;
详解二:
对数螺线方程ρ=e^θ可化为隐函数方程:
ln√[x^2+y^2]=arctan(y/x),
利用隐函数求导法,求得在点[0,e^(π/2)]处的导数为y'(0)=-1,
故所求在点告昌虚(ρ,θ)处袜燃的切线方程是:
y-e^(π/2)=-1(x-0)=-x,
即x+y=e^(π/2).
对数螺线是什么
详见http://baike.baidu.com/view/795.htm
对数螺线是一根无止尽的螺线,它永远向着极绕,越绕越靠近极,但又永远不能到达极。据说,使用最精差羡密的仪器也看不到一根完全的对数螺线,这种图形毕扮只存在科学家的假想中。螺线特别是对数螺线的美学意义可以用指数的形式来表达:ρ=αe^(kφ)其中,α和k为常数,φ是极角,ρ是极径,e是自然对数的底。为了讨论方便,我们把e或由e经过一定变换和复合的形式定义为“自然律”。因此,“自然律”的核心是e,其值为2.71828……,是一个无限不循环小数。对数螺线在自然界中最为普遍存在,其它螺线也与对数螺线有一定的关系,虚数拍不过目前我们仍未找到螺线的通式。
好了,关于对数螺线和阿基米德螺线方程推导的问题到这里结束啦,希望可以解决您的问题哈!
本文来源于互联网,不代表趣虎号立场,转载联系作者并注明出处:https://www.quhuhao.com/wzfl/49853.html


微信扫一扫