
【電】 helical
螺線(spiral)是一種圍繞中心點向外或向内擴展的曲線形态,常見于數學、物理學和自然現象中。在漢英詞典中,螺線通常對應英文術語“spiral”,其核心定義為“一種半徑隨角度變化而連續增大或減小的平面曲線”。以下是詳細解釋:
數學定義與分類
螺線在極坐标系中可表示為函數關系$r = a + bθ$(阿基米德螺線)或$r = ae^{bθ}$(等角螺線),其中$a$和$b$為常數,$θ$為極角。阿基米德螺線的每圈間距相等,而等角螺線具有自相似性,廣泛應用于分形幾何。
自然與工程中的實例
螺線在自然界中普遍存在,如鹦鹉螺殼的橫截面(對數螺線)、飓風雲系和銀河系旋臂結構。工程領域則用于彈簧設計、螺旋樓梯的力學模型,以及天線輻射模式的數學描述。
生物學意義
部分植物生長遵循螺線規律,例如向日葵種子的排列符合斐波那契數列,這種布局能最大化空間利用效率,其數學模型與黃金角(137.5°)緊密相關,體現了螺線在優化自然過程中的作用。
參考資料:
“螺線”是一個數學和物理學中的幾何概念,指動點圍繞中心旋轉并逐漸遠離的軌迹。以下是綜合多個權威來源的詳細解釋:
螺線(Spiral)又稱定傾曲線,指動點圍繞一個中心點或軸旋轉時,同時逐漸遠離該中心的軌迹。其特點是切向量與固定方向保持定角。根據軌迹平面特性可分為:
在極坐标系中,螺線的極徑ρ與極角θ存在特定關系:
類型 | 特點 | 應用領域 |
---|---|---|
阿基米德螺線 | 極徑與極角成線性關系 | 機械凸輪、唱片紋槽 |
對數螺線 | 極徑按指數函數增長,自然界常見 | 貝殼生長、台風結構 |
雙曲螺線 | 極徑與極角成反比例關系 | 工程技術參數設計 |
在力學和工程技術中廣泛應用,例如:
在漢語中,成語“螺線”比喻事物關系複雜、糾纏不清的狀态。例如:“兩人的矛盾像螺線般難以解開。”
注:如需完整數學公式推導或更多工程案例,可參考搜狗百科等權威來源。
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