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。