品客薯片的双曲抛物面形状是否增加了额外的嘎嘣脆?

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经典品客薯片的双曲抛物面形状并不像你看到的那样简单。双曲抛物面形状,增加品客薯片\额外嘎嘣脆的解释

美国著名薯片品牌品客(Pringles)的广告语是:“一旦爆开,乐趣就不会停止。”但如果你碰巧是一名工程师,你可能会想,品客薯片不仅仅是让人上瘾的嘎吱声和味道。

事实上,品客薯片的形状是双曲抛物面。
那么,品客薯片的形状有什么独特之处呢?这个形状可以防止罐底的品客薯片在上面所有品客薯片的压力下破裂。但这种形状也增加了它们的质量嘎嘣脆。

在深入研究品客薯片的细节之前,它可能有助于探索什么是双曲抛物面。在神奇的几何世界里,这种形状是任何二次曲面和双规曲面,只有一个对称轴,没有对称中心。
通常被称为“马鞍”(原因很明显),它们的名字来源于它们的垂直截面是抛物线的事实。相反,这个形状的水平横截面是双曲线——正如名称所示。

这种形状在现实世界中有很多有用的用途,除了美味的土豆零食。由于双曲抛物面是双折线,用一组直的结构元素来构造相对容易,在建筑中是很好的结构元素。
出于这个原因,你通常会发现它们被用来建造薄的“壳”型屋顶。这些建筑可以使用木材或钢构件,然后用混凝土覆盖或建造。

“双曲抛物面作为一种薄壳结构的使用始于战后时代,是现代建筑和结构工程的先驱。由于它既轻便又高效,这种形状被用作一种减少材料和提高结构性能的方式,同时也形成了令人印象深刻和明显复杂的设计,”Design Buildings写道。

在建筑中,双曲抛物面从它们的形状而不是它们的质量(多种标准屋顶方式)中找到了它们的结构完整性。形状的曲率也减少了它在压缩下开裂的倾向,给它带来了令人印象深刻的刚度。
这种形状还有助于材料和结构承受来自恒载和活载的不等载荷(例如,风)。

双曲抛物面的几何坚固性在建筑和工程中得到了广泛的应用,主要是在结构屋顶施工中。伦敦自行车赛车场、加拿大丰业银行的鞍顶和瑞典的斯堪的纳维亚都是物理生活中双曲抛物面的经典结构例子。

品客薯片正在制作中

让我们来吃点更美味的,事实上,美味。品客薯片到底是怎么做的?不像其他常见的薯片(如果你来自英国布莱蒂,也可以叫薯片),品客薯片不仅仅是用土豆做的。事实上,品客的生产一开始是由大米、小麦、玉米和土豆片制成的浆液,还添加了一些添加剂。

品客的“面团”被压成超薄薄片,然后切成薯片大小的薄片。然后用一种独特设计的机器将这些切口从床单的残骸中去除。

然后,这些芯片在传送带上向前移动,被压到模具上,形成它们标志性的形状。然后,这些模压芯片在沸腾的油中移动,并油炸几秒钟。

随后,薯条被吹干,撒上调味粉,然后翻转到一个移动缓慢的传送带上,帮助它们堆叠。一旦完成,芯片堆就会被搬到罐头里,用箔纸密封,然后送到焦急等待的顾客手中。

精确创造的几何形状总是很好看,因为它们的比例相当吸引眼球。就像一张几乎完全对称的人脸,自然地按照黄金比例划分,恰好被称为美丽。在品客薯片的例子中,交叉曲线形成了一个坚固的结构和一个吸引人的几何形状。

这个令人印象深刻的几何在数学世界中被称为双曲抛物面,正如我们上面所述。双曲抛物面的有趣之处在于两个基本曲率的最大值和最小值相交于零点。这被称为鞍点或极大极小点。

双曲抛物面的交叉双曲率避免了应力线的产生,这不会让裂缝自然发生。这就是为什么当你咬一口品客薯片或在嘴里狼吞虎咽一整片时,品客薯片会有额外的嘎吱嘎吱声。

如果你经常吃品客薯片,你会发现它们从不会对称地脱落,相反,它们会向不同的方向脱落,形成不同形状的薄片。这都是因为每个芯片的双曲抛物面几何结构。

凹u形部分在拉伸时展开,凸拱形部分在压缩时收紧。由于这种双曲率,形状面临着推力和拉力之间的微妙平衡,使其保持薄而又有趣的坚固。

很明显,品客薯片的形状也让堆积薯片变得很容易。同样,这是因为它们的马鞍形状,可以很容易地将芯片放在彼此的顶部。至于放在试管最底部的品客薯片,它能够保持形状而不破裂,因为薯片的净重实际上不超过150克。

此外,由于芯片的双曲抛物面几何形状,管子的硬体变得真实,减少了芯片在运输时破碎的机会。

从薯片到结构屋顶,这个特殊的几何奇观确实令人惊叹。

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