
【电】 helical
螺线(spiral)是一种围绕中心点向外或向内扩展的曲线形态,常见于数学、物理学和自然现象中。在汉英词典中,螺线通常对应英文术语“spiral”,其核心定义为“一种半径随角度变化而连续增大或减小的平面曲线”。以下是详细解释:
数学定义与分类
螺线在极坐标系中可表示为函数关系$r = a + bθ$(阿基米德螺线)或$r = ae^{bθ}$(等角螺线),其中$a$和$b$为常数,$θ$为极角。阿基米德螺线的每圈间距相等,而等角螺线具有自相似性,广泛应用于分形几何。
自然与工程中的实例
螺线在自然界中普遍存在,如鹦鹉螺壳的横截面(对数螺线)、飓风云系和银河系旋臂结构。工程领域则用于弹簧设计、螺旋楼梯的力学模型,以及天线辐射模式的数学描述。
生物学意义
部分植物生长遵循螺线规律,例如向日葵种子的排列符合斐波那契数列,这种布局能最大化空间利用效率,其数学模型与黄金角(137.5°)紧密相关,体现了螺线在优化自然过程中的作用。
参考资料:
“螺线”是一个数学和物理学中的几何概念,指动点围绕中心旋转并逐渐远离的轨迹。以下是综合多个权威来源的详细解释:
螺线(Spiral)又称定倾曲线,指动点围绕一个中心点或轴旋转时,同时逐渐远离该中心的轨迹。其特点是切向量与固定方向保持定角。根据轨迹平面特性可分为:
在极坐标系中,螺线的极径ρ与极角θ存在特定关系:
类型 | 特点 | 应用领域 |
---|---|---|
阿基米德螺线 | 极径与极角成线性关系 | 机械凸轮、唱片纹槽 |
对数螺线 | 极径按指数函数增长,自然界常见 | 贝壳生长、台风结构 |
双曲螺线 | 极径与极角成反比例关系 | 工程技术参数设计 |
在力学和工程技术中广泛应用,例如:
在汉语中,成语“螺线”比喻事物关系复杂、纠缠不清的状态。例如:“两人的矛盾像螺线般难以解开。”
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