前一段时间看了李永乐老师的视频,谈到了卷筒卫生纸长度的计算方法。看了以后很受启发,今天我们继续探讨这个话题,并把它拓展到平面等距螺旋线长度的计算。
卷筒卫生纸
卷筒卫生纸的长度该如何计算呢?李永乐老师是从侧面积的计算入手来解决问题的。卫生纸有两个相同的侧面,形状都是圆环,计算这个圆环的面积很简单,套用公式就行了。请看圆环的面积计算公式:
S=π(R²-r²)
这个公式就是说一个圆环的面积等于外圆面积减去内圆面积。公式中的S代表圆环面积,R是外圆半径,r是内圆半径。
卫生纸可以展开拉直,这时它的侧面形状从圆环变成了一个长方形,长方形的长就是我们想知道的未知数L:卫生纸的长度,宽就是卫生纸的厚度。在这个变形过程中,侧面形状虽然从圆环变成了长方形,但是面积不变,于是可以根据这个等量关系列方程求L:
π(R²-r²)=L·W
方程式中的W代表长方形的宽。把方程式变形一下:
L=S/W 【S=π(R²-r²)】
所以,只有知道了卫生纸外圆、内圆和厚度这三个数据,就能够求出长度L。
其实,这个问题的本质是求平面等距螺旋线的长度。
先看看我们在生活中遇到的这种螺旋线。
一盘蚊香
生活中很常见的蚊香就是平面等距螺旋线的实物化。这种螺旋线的长度应该怎么计算呢?我们的思路是从简单到复杂,从易到难。先谈谈怎么计算同心圆的周长。请看下图:
等距同心圆
这个同心圆的周长计算很简单,把每个圆的周长算出来再相加就完事了。下图是我们在生活中常见的同心圆的实物化形象。