AI绘制等距螺旋线
Adobe illustrator,常被称为“AI”,是一个矢量图创作软件。看了上图,对我们探索平面等距螺旋线长度的计算方法很有启发。
明白了同心圆能够变换为螺旋线,一个最简单有力的计算方法呼之欲出:一条平面等距螺旋线的长度=对应的一组同心圆的周长之和的一半。换句话说,所求螺旋线长度=对应同心圆半圆弧长之和。
如果掌握了计算卷筒卫生纸长度的方法,那么计算快递粘胶带、电工常用的绝缘粘胶带、卷筒运输皮带等的长度也不在话下。
一组等距同心圆中,相邻两个圆的半径之差如果称为螺距,那么同心圆变形而成的等距螺旋线相邻两圈的半径之差也称为螺距。
计算卷筒卫生纸的长度这个问题的本质是求平面等距螺旋线的长度。这条螺旋线的螺距就是卫生纸的厚度。卫生纸的侧面是圆环,圆环的内外圆半径之差称为环宽。卫生纸在内芯芯筒上绕一圈,也就是旋转360°可以称为一圈或是一匝。环宽=螺距×匝数。环宽和螺距都是已知数,那么匝数也能够算出来了。
一匝的螺旋线长度等于两个半圆的弧长之和,这两个半圆的半径之差是一个螺距。匝数增加就是螺距增加,从1个螺距到n个螺距,就是一个等差数列,公差是螺距。
下面我们来看一道例题,实际计算一卷包装卷膜的长度。请看下图:
自动包装机使用的光电卷膜
假设这卷膜的圆环形横截面内圆半径是5cm,外圆半径是23.112cm,卷膜厚度是0.008cm,求卷膜长度是多少米?
我们用Excel来计算。环宽=外圆半径-内圆半径=23.112-5=18.112(cm),螺距=卷膜厚度=0.008(cm)
第一个半圆周长到第四个半圆周长(cm)分别是15.70796, 15.7331, 15.75823 ,15.78336。第2265个半圆周长是72.6084893267948,求和为100018.3825(cm),约等于1000米。把这2265个半圆依从小到大的顺序连续地缠绕在内芯卷筒上,就是这卷光电膜的实际长度。
这圈膜以三面封的形式制袋,按每个小袋袋长9.5cm计算,可以制100000÷9.5=10526.3158袋。这卷膜用了一部分没有用完,我们想知道还剩余多少米的长度,那么可以测量环宽,在刚才编制的Excel表格中查找数据,就能够知道卷膜的长度了。
补充一个计算卷膜长度的简单方法。请看下图:
塑料材质简介
在图中查看你要计算的卷膜是什么材质,相应的比重是多少。下图对你的判断可能有帮助。
常见塑料袋的材质
只要知道了卷膜的比重,就可以称重量计算体积,算出体积就自然能够求出卷膜的长度了。
更简单的方法是称卷膜的毛重,即卷膜本身重量加上内芯卷筒的重量,再减去内芯卷筒的重量得到卷膜的净重。卷膜的净重和卷膜长度成比例,用这个比例就能够计算出卷膜长度。
在测量环宽时,必须找准圆心,否则测量数据不准确导致计算出现较大误差。现在补充介绍一个知识点:已知一个弓形,如何找圆心,计算半径、圆心角、弧长和面积等。请看下图: