植物王国的数理奥秘 - 范文中心

植物王国的数理奥秘

01/19

  在人类居住的地球上,从热带到寒带,从岛屿到高山,从海洋到沙漠,到处都有植物的踪迹。在这浩瀚深邃的绿色世界里,,蕴藏着许多数理奥秘,说来十分有趣。

  科学家经过研究发现,千姿百态的叶片和万紫千红的花朵,其外形轮廓和空间排列都有一定的数学规律。

  著名的数学家笛卡儿,通过对茉莉花瓣和叶片轮廓曲线的研究,列出了x3+y3-3axy=0的方程,这就是现代数学中有名的“笛卡儿叶线”。也称之为“茉莉花瓣曲线”。其他一些植物的叶片形状也可以用一定的数学公式来描述,例如睡莲的叶子形状,就是一个较为复杂的高次方程。

  向日葵花盘上的瘦果排列,松树球果上果鳞分布,都是按照对数螺旋线的弧行排列,这样可以使果实排列得最紧密,容纳的数量最多,从而也就保证了后代的繁殖率最高。

  车前草的叶片排列十分巧妙,不仅呈螺旋形排列,而且相邻叶片之间的夹角为137°30',这正好是圆的黄金分割角。其叶片如此排列,既不相互重叠,又能最大限度地获得阳光,结果就大大提高了光合作用效率,合成出更多的有机物。建筑师们根据这一原理,设计建造了现代化的螺旋式高楼,每个房间都能达到最佳采光效果。

  植物的外部形态也非常符合几何原理。比如,树干大都是基部粗、上部细、呈圆锥形,尤其是高山上的云杉,整个树形都是圆锥形。这是一种抗倒伏的理想几何形状,可以抵御狂风暴雨的袭击。古代的塔和现代的电视塔,都是模仿云杉的形态建造的,即使遇到12级台风,也岿然不动。由于日本是个多地震的国家,日本建筑师仿照云杉形态,设计建造了一幢43层的高楼,有极好的抗震能力,强地震时即使楼顶的摆动幅度在70厘米的情况下,仍可安然无恙。

  大自然赋予植物茎叶的巧妙结构,则是力学家的好“老师”。植物的茎大多为圆柱状,其原因是以圆柱形作支撑物最为坚固。因此,古今中外的大型建筑物,大多数也都采用圆柱作顶梁柱,这是建筑师们向植物茎秆学习的结果。

  小麦茎秆的坚固程度更是令人吃惊。它虽然细而中空,却能牢固地支撑着比本身直径大200~300倍的高度和沉甸甸的麦穗。根据力学原理。中空的茎与同样粗度的实心茎相比,两者的持撑能力是相等的。小麦茎秆的这种中空结构,以耗费最少的材料而获得最大的坚固性,是多么的巧妙啊!现在人们使用的中空电线杆,正是仿照小麦茎秆制作的。

  至于植物叶片的巧妙结构,首先要说的是王莲的叶片,它又圆又大,直径可达2米左右,浮在水面上好像两个大碧玉盘,可以负载60~70千克的重物,即使上面坐一位五六岁的儿童也不会破裂或下沉。王莲的叶片如此牢固,主要是因为其结构非常符合力学原理。在叶片的背面有粗大的叶脉,呈多次二歧分叉,构成了坚牢的“骨架”,叶脉之间又布满了纵横交错的镰刀形小叶脉,这样就使得叶片非常牢固。英国建筑师约瑟,在王莲叶片结构的启示下,设计建造了一座结构轻巧、顶棚跨度极大的展览大厅,整个建筑明亮而雄伟。

  其次,再说说椰树、蒲葵、油棕等植物叶片的“之”字折扇状结构,由于这种结构具有较大的张力,可以承受外界给予的较大压力,所以不易被狂风暴雨撕裂和折断。工程师们受到这种叶片结构的启迪,设计制造了波形板、瓦楞纸板等新颖牢固的建筑材料。

  还有,多数禾本科植物的叶片都较长,往往卷成筒状,以增加其坚固性,来抵御暴风雨的袭击。桥梁工程师们受到这种叶片的启迪,设计建造了轻便、牢固的“筒形叶桥”。

  当然,植物王国里的数理奥秘远不止这些,我们现在所了解的不过只是一鳞半爪,但随着科学的发展和科学家们的不懈努力,将揭示出更多的奥秘,使其能更多地造福于人类。


相关内容

  • [优秀作文]梦想≠空想--[海底两万里]读后感
    梦想≠空想 --<海底两万里>读后感 海底,一个充满恐怖却又令人好奇的地方,一个充满幻想并且美丽的地方.多少人梦寐以求的地方,多少人为了去揭开她那神秘的面纱而丢掉了性命.现在,就让我们跟着鹦鹉螺号一起去探索那海底的世界,去发现她 ...
  • 适合小学生读的书
    1 数学迷宫 2 趣味地理 3 生物王国 4 人体探秘 5 宇宙寻踪 6 心理天地 7 中国资源 8 不知道的世界 9 科学王国里的故事 10 元素的故事 11 昆虫记 12 走进自然 13 大科学家讲的小故事 14 科学改变人类生活100 ...
  • 引导学生在生活中发现
    引导学生在生活中发现 ---<有趣的现象>教学案例与评析 兰州市城关区五里铺小学 付建林 (本节课选自教科版小学二年级<品德与生活>下册"我们去发现"这一主题单元) 教学目标: 1. 通过活动使学 ...
  • 附一:恐龙谷背景知识
    附1:云南禄丰世界恐龙谷背景知识: 聚焦恐龙谷,重返侏罗纪 奥运中国年,恐龙谷盛大开园 2008年,4月18日,云南禄丰世界恐龙谷将揭开神秘面纱,闪亮登场! 届此,云南无旅游娱乐主题公园的历史一去不复返,来自全国乃至世界各地的游客将在这里& ...
  • 高中生物论文
    如何在高中生物教学中开展爱国主义教育 [摘要]:爱国主义是中华民族的光荣传统, 是学校教育的永恒主题.中学生正处在"思想的塑形期",世界观还不成熟,爱国主义思想还未完全形成,而我国的学校教育过多地关注了对知识的教育,而在 ...
  • 小学生课外阅读书目(必读推荐)
    小学生课外阅读(推荐) 一年级推荐的书目 学习阅读浅近的图文并茂的童话故事,重点训练是"晨读十分钟"精美诗歌.儿歌的诵读,学习良好的阅读习惯. <儿童大世界><宇宙圣斗士><学儿歌>& ...
  • 小学语文实践活动课[走进歇后语王国]教学设计
    小学语文实践活动课<走进歇后语王国>公开课教学设计 一.故事导入,点燃激情. 同学们今天有这么多老师和领导来看我们上课,高兴吗?还有点紧张吧!那老师给你们讲个故事吧.听完故事看看还紧张不紧张. 话说从前,有一个特别喜欢旅游的人. ...
  • 科学小论文范文10则(小学)
    科学小论文范文 10则(小学) 1静电的原理 人可以在灯光的照耀下在舞台上翩翩起舞,那小纸屑又能不能在乐曲的伴奏下在塑料板上跳起舞来呢 让我们来做一个小实验.首先我们准备一些小纸屑和一根塑料棒把小纸屑放在桌子上再把塑料棒在身上来回摩擦多次然 ...
  • 起名最佳笔划组合(三才五格取名法---最权威大师编著)
    姓名的五格与三才源于<五格姓名学>理论,此方法是目前网上较为流行的方法,下面介绍给大家,供大家参考. 什么是天格︰ 天格是由您的姓氏决定的,姓是祖辈流传下来的.它的数理对人生并无直接的影响.因此,天格的吉凶数理不用重视.在测名字 ...
  • 周易与生命科学
    周易与生命科学 摘要:周易是怎样诞生的,周易对中国和世界的重大贡献,为什么周易会破译生命的秘密,为什么说周易是沟通人体和宇宙信息场的工具,命运会改变吗,本文将对此进行剖析和解说. 关键词:易经渊源 周易贡献 破解命理 神秘现象 信息同步 改 ...