市面上的薯片雖然品牌五花八門,但是卻有一個(gè)不可忽視的共同點(diǎn):它們的形狀大都是圓形的,其中最經(jīng)典的是馬鞍面形狀。小小的薯片背后,也蘊(yùn)含著科學(xué)原理。
馬鞍面是一種曲面,又叫雙曲拋物面,形狀類似于馬鞍。
雙曲拋物面結(jié)構(gòu)具有奇怪的力學(xué)特征,這種結(jié)構(gòu)之間相互作用,相互穩(wěn)固,既能抗壓也能抗拉,在壓力和拉力之間形成了巧妙的平衡。因此,你如果用手掰裂每片薯片,會(huì)發(fā)現(xiàn)薯片裂痕的走向是不一致的,并不存在可預(yù)測(cè)的斷裂方向。
薯片從生產(chǎn)工廠到消費(fèi)者手中,理想狀態(tài)是要始終保持其形狀不變。因此,這就需要薯片具有穩(wěn)定、抗擠壓的形狀。而雙曲拋物面的設(shè)計(jì)恰好可以滿足這個(gè)要求。擁有雙曲拋物面結(jié)構(gòu)的薯片,即使厚度很薄,在包裝和運(yùn)輸過程中也不易碎,甚至能不借助任何膠水搭出一個(gè)穩(wěn)固的圓環(huán)。所以,這種馬鞍形的薯片也更適合堆疊在一起存放。
除了薯片,雙曲拋物面在生活中的應(yīng)用十分廣泛。在建筑行業(yè),有專門的雙曲拋物面的施工工法。相對(duì)其他曲面而言,雙曲拋物面的屋頂大大地節(jié)省了資源成本,且其形狀不同于一般的平屋頂建筑,集美觀與實(shí)用于一體。
(平林月摘自微信公眾號(hào)“中國(guó)科學(xué)技術(shù)館”,視覺中國(guó)供圖)