1000

Статья: "Целесообразность применения цилиндрических форм"

Предпросмотр материала:

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ  ПРИМЕНЕНИЯ  ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ФОРМ.

 

Постановка проблемы. В данной работе произведено исследование  обоснованности  применения цилиндрических форм. Мы с детства привыкаем к удобству  окружающего нас мира, не задумываясь, почему это действительно  удобно. Человечество стремится к совершенству, именно ради собственного комфорта, вкладывая в это понятие доступность, и практичность, и экономичность. И только с годами начинаем задумываться: «Почему это действительно так? Может,  по-другому было бы лучше?» Так, изучив на уроке математики  цилиндр, я обратила внимание на то, как много предметов и конструкций в окружающем нас мире имеет форму цилиндра.  Форму цилиндра имеют  и простые окружающие нас предметы такие, как карандаш, стакан, гвоздь, так и сложные  механизмы, и архитектурные сооружения. Рассмотрим несколько аспектов в вопросе: «Почему человечество применяет именно цилиндрические формы?» на примере самых простых вещей.

Анализ исследований и публикаций. В ходе исследования я ознакомилась с материалами из различных сайтов сети Интернет по поставленной проблеме, выделила статьи, помогающие раскрыть целесообразность использования цилиндрических форм  в частности при изготовлении емкостей для хранения и транспортировки жидкостей и газов. Сравнила и сопоставила информацию. Обобщила материал, выделяя наиболее важные аспекты, использовала в работе.

Основной материал исследования. Моя будущая профессия парикмахер.  В парикмахерском деле используют множество жидких и газообразных  материалов, и все они хранятся в сосудах, имеющих, в основном, форму цилиндра (рис.1). Почему же используют именно цилиндрические формы? Работая над этим вопросом,  я узнала, что такому применению есть несколько обоснованных причин.  

На цилиндрическую емкость  такого же объема, что и в форме параллелепипеда, пойдет меньше металла или пластика,  расход  материалов будет меньшим, соответственно экономичным. В этом легко убедиться, решив простую задачу.

https://media.grodno.in/source/photos/2017/03/29/img-6634-m.jpg

Рисунок 1

Пусть имеем куб и цилиндр с одинаковым объемом и высотой.  Обозначим  объем  куба V1,  а объем цилиндра  V2, соответственно,  индексами 1 и 2 обозначим  площади боковых поверхностей  и  оснований этих геометрических тел. Используя формулы их курса геометрии, получим следующее.V1=Soc1·H ,V2=Soc2·H. [5] По условию задачи V1= V2, Þ Soc1·H =Soc2·H. Сократив в полученном равенстве высоту, получим: Soc1=Soc2. Обозначим  сторону куба за х, а радиус основания цилиндра за r. Получим соотношение между этими величинами: Soc1=х2, Soc2= Þ х2=Þ х=.  Сравним теперь площади боковых поверхностей данных куба и цилиндра:

S1=PH=4xH=4.Н, а   S2=H. Применяя стандартное сокращение числа =3,14, сравним  S1 и S2 : S1= 4Н=4·1,77, S2=H=2·3,14H=6,28H.

Убедились:  у куба площадь боковой поверхности больше. Также, не стоит  пренебрегать технологичностью производства таких емкостей. Ведь значительно проще отрубить единственный лист и затем, согнув его в трубу, заварить один шов, нежели нарубить четыре листа и затем сварить их в квадратную трубу четырьмя швами (если брать металлические конструкции). 

Очевидно, по этим же причинам большинство посуды также имеет форму цилиндра. Существенным плюсом использования емкостей имеющих цилиндрическую форму, как в парикмахерском искусстве, так и в обиходе, на мой взгляд, удобство в обращении. Удобнее брать в руку, аккуратнее разместить.

Если недостаточно математического обоснования, призовем на помощь физику. На рисунке 2 продемонстрирован  закон Паскаля, где F-сила давления,  P-вес.

Рисунок 2

Например, рассмотрим транспортировку  жидкостей и газов наземным транспортом. Сухопутные танкеры везут на своих плечах гигантские контейнеры в форме цилиндра – это зрелище столь обыденное, что вряд ли кто-то спрашивает себя, почему жидкости транспортируют не в прямоугольных емкостях. Контейнеры прямоугольного сечения, на первый взгляд, более оптимальный, выбор – в них больше влезет, да и в производстве они как будто проще. Однако на самом деле это не так. Прежде всего, цилиндр не имеет слабых мест, которые имеются в случае с формой-пеналом, требующей дополнительного усиления. При прямоугольном сечении давление распространяется перпендикулярно стенкам, а металл работает на изгиб или сдвиг. Тем временем, в традиционной цилиндрической цистерне давление направляется в разные стороны или радиально, а металлическая скорлупа работает на растяжение. Дело в том, что во время езды – при ускорениях и замедлениях жидкость плещется туда-сюда под действием инерции и возникает эффект волн. Форма овального или круглого сечения наилучшим образом противостоит давлению больших объемов жидкости. Другая причина, почему жидкости перевозят именно в таких, а не каких-то других емкостях, заключается в более высокой устойчивости сухопутного "танкера" – центр тяжести цилиндрической цистерны ниже, чем у прямоугольного контейнера. Наконец, жидкость лучше стекает из цилиндрической формы, нежели из прямоугольника.[1].

Сфера применения резервуаров цилиндрической формы имеет обширную область. Такие емкости применяются  не только для транспортировки, но и для хранения и накопления воды, различных пищевых продуктов, а также для различного вида топлива нефтехимической промышленности. Резервуары такого типа дают надёжную защиту хранения сырья от влияния на него внешних факторов окружающей среды. Широкое применение емкостей данного вида используется в нефтехимической промышленности. Неплохо зарекомендовали себя стальные резервуары для снабжения котельных и дизельных генераторов топливом в частном использовании, в местах, где подключение к центральному отоплению не всегда возможно. Очень широко применяются такие емкости и на автозаправочных станциях. Емкости стальные цилиндрические широко востребованы во многих отраслях производства и промышленности. Такие изделия практичны и не требуют особых условий при монтаже и эксплуатации. Резервуары такого типа совершенно надёжны в процессе        использования. [2].

            Вообще в плане использования цилиндрических форм, как и во многом другом, человечество использует опыт самой матушки природы.  Стволы и корни растений это первые естественные трубопроводы. Даже в самом строении  тела человека цилиндрическую форму имеют  и кровеносные сосуды, и форма большинства костей скелета, и различные железы, и даже мельчайшие поры, а также волосы, что мне, как будущему парикмахеру, вдвойне актуально (рис.3).

Рисунок 3

Выводы. Таким образом, мы выяснили, что применение цилиндрических форм имеет огромную эффективность на службе человеку.  Это теоретически обоснованная и практически экономичная форма для изготовления сосудов и емкостей, подсказанная природой. Практически во всех отраслях народного хозяйства, а также в быту, применяют такую тару.   По преданию,  Архимед завещал вырезать на своем надгробном памятнике рисунок, сделанный его собственной рукой. По завещанию великого ученого древности, на его могильном камне вырезали символ его геометрического открытия, которым он очень гордился: цилиндр, описанный вокруг шара. За всю свою историю человечество успело изобрести много полезных вещей,  связанных с транспортировкой и хранением жидкостей и газов. И это только маленькая толика той помощи, которую людям оказывает математика, и только часть огромной сферы применения замечательного геометрического тела - цилиндр.

Перечень ссылок:

1.       https://quto.ru/journal/autorambler/pochemu-avtotsisterny-imenno-takoy-tsilindricheskoy-formy.htm

2.       https://www.zavodsz.ru/yomkostnoe-oborudovanie/primenenie-rezervuarov-i-emkostej-stalnyx-czilindricheskix.html

3.       https://www.ayzdorov.ru/lechenie_sosydi_chto.php

4.       https://fb.ru/article/279561/chto-takoe-sosud-vidyi-sosudov-i-ih-naznachenie-mkosti-dlya-vodyi-plastikovyie

5.       https://www.sites.google.com/site/matematika23sv4mv/taulicy-i-formuly22

 

0%

Краткое описание материала

Статья: "Целесообразность применения цилиндрических форм"

    DOCX

26.01.2021

1553

Файл будет скачан в формате:

    DOCX

Краткое описание материала

Автор материала

Пустынская Татьяна Михайловна

Пустынская Татьяна Михайловна

  • На сайте: 5 лет и 5 месяцев
  • Всего просмотров: 4249
  • Подписчики: 0
  • Всего материалов: 8
  • 4249
    просмотров
  • 8
    материалов
  • 0
    подписчиков

Настоящий материал опубликован пользователем Пустынская Татьяна Михайловна.
Инфоурок является информационным посредником. Всю ответственность за опубликованные материалы несут пользователи, загрузившие материал на сайт. Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете на материал.

ИИ для создания материалов

Создавайте материалы с ИИ

Если готовые материалы не подошли — помогут нейросети

Конспекты, тесты, презентации, рабочие листы и другие материалы по ФГОС — под ваш урок, класс и цели занятия за пару минут.

Попробовать бесплатно

Выберите инструмент

~160

Нейросети могут ошибаться. Обязательно проверяйте ответы.

Курсы по теме

Перейти в каталог курсов

Мини-курсы по теме

Перейти в каталог мини-курсов

Найдите подходящий для Вас курс

Найдите подходящий для Вас курс

В каталоге 7 494 курса по разным направлениям

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы: