Regulaarne hulktahukateks looduses

Mis juhtuks, kui seal oli ainult ühte tüüpi kuju, nagu vormi, kui ristkülik maailmas? Mõned asjad ei ole muutunud üldse uksed, pagasiruumi haagised, jalgpalliväljakut - nad kõik näevad sama. Aga kuidas doorknobs? Nad oleks natuke imelik. Rataste? Oleks ebaefektiivne. Ja jalgpalli? On raske isegi ette kujutada. Õnneks maailm on täis palju erinevaid vorme. Kas regulaarne polyhedra looduses? Jah, ja palju neist.

Mis on hulknurk?

Joonisele oli polügon, nõuab teatud tingimustel. Esiteks, seal peab olema palju küljed ja nurgad. Lisaks peaks see olema suletud vormi. Korrapärase hulknurga on joonisel kõik võrdsed küljed ja nurgad. Seega vales nad olla mõnevõrra moonutatud.

Tüübid korrapärase hulknurga kuju

Milline on minimaalne arv küljed võivad olla Korrapärase hulknurga? Üks rida võib olla palju osapooli. Mõlemad pooled ka ei suuda ning moodustavad suletud vormi. Kolme osapooled võivad - nagu kolmnurk. Ja kuna me räägime Korrapärase hulknurga kus kõik küljed ja nurgad on võrdsed, peame silmas võrdkülgse kolmnurga.

Kui lisate ka teine külg, saad ruudu. Kas ristkülik, kus pooled ei ole võrdsed, siis Korrapärase hulknurga? Ei, see arv saab nimeks ristkülik. Kui lisate viies külg, saad viisnurk. Seega on kuusnurk, seitsenurk, octagons, ja nii edasi lõpmatuseni.

elementaarne geomeetria

Polügoonide erinevat tüüpi: avatud, suletud ja füüsilisest isikust lõikuvad. Elementaarne geomeetria polügooni joonisel on lame, mis on piiratud piiratud ahela sirglõikude moodustamaks suletud hulknurk või kontuuri. Need segmendid on selle servade või külgedelt ning neis kohtades, kus kaks serva kohtuvad - tippude ja nurgad. Sisemine osa hulktahuka mõnikord nimetatakse tema keha.

Hulktahukateks looduses ja inimeste elus

Kuigi viisnurkne mustrid külluses palju eluvormide, mineraal maailmas eelistavad kahe-, kolme-, neljakordse ja kuus korda sümmeetria. Kuusnurk on tihe kujust tagab maksimaalse struktuurse jõudlust. See on väga levinud valdkonnas molekulid ja kristallid, milles viisnurkne kuju on peaaegu kunagi tekkida. Steroidid, kolesterool, benseen, vitamiinid C ja D, aspiriin, suhkur, grafiit - on olemas sixfold sümmeetria. Kui looduses on regulaarne polyhedra? Kõige kuulsam kuusnurkne arhitektuuri loodud mesilased, herilased ja vapsikud.

Kuus veemolekulid tuuma moodustamiseks iga lume kristall. Nii selgub lumehelves. Tahku lennata silma vormi tihedalt pakitud kuusnurkne kokkulepe. Millised on mõned muid regulaarseid hulktahukateks looduses? See vesi kristallid ja teemant, basalt sambad, epiteelirakkude silma mõned taimerakkudes ja rohkem. Seega hulktahukateks olemuselt nii elus ja eluta, on olemas inimese elu suur kogus ja sort.

Mis põhjustas populaarsus kuusnurk?

Lumehelbed, orgaanilisi molekule, kvartskristallid ka piklikku basalttien on kuusnurgad. Selle põhjuseks on nende omane sümmeetria. Kõige silmatorkavam näide on rakk, kuusnurkne struktuur, mis vähendab miinimumini ruumiline puuduseks, kuna kogu pind on tarbitud väga tõhusalt. Miks jagada identsed rakud? Mesilased luua looduses Korrapärane hulktahukas, et kasutada neid oma vajaduste, sealhulgas ladustamise mee ja munemine. Miks milline eelistab kuusnurk? Vastus sellele küsimusele võib anda elementaarne matemaatika.

• Kolmnurgad. Võtke 428 võrdkülgse kolmnurga külgedega umbes 7,35 mm. Nende kogupikkus on 3 mm x 7,35 * 428/2 = 47,2 cm.
• Ristkülikud. Võimalused 428 ruutudest, mille küljepikkus umbes 4,84 mm, kogupikkus on 4 m * 4,84 * 428/2 = 41,4 cm.
• Hexagons. Lõpuks võtab 428 kuusnurgad külgedega 3 mm, kogupikkus on 6 * 3 mm x 428/2 = 38,5 cm.

Ilmne on, et võita kuusnurk. On see vorm aitab vähendada maksimaalseid ruumi ja võimaldab väiksemat ala panna nii palju nuppe kui võimalik. Cell kus mesilased säilitada oma merevaigust nektar, on imesid täppisseadmete massiivi prismaelementidest rakkude täiusliku kuusnurkne ristlõikega. Vaha seinad on valmistatud vastama väga täpne paksus rakud õrnalt kaldu kao vältimiseks viskoosse mett ja kogu konstruktsioon on joondatud kooskõlas magnetvälja Maa. Üllatuslikult samas mesilased töötavad kooskõlastatult.

Miks kuusnurk? See on lihtne geomeetria

Kui soovite, et koguda kokku sama suuruse ja kujuga raku, et nad täidavad kogu lennuk, see töötab ainult kolm tavalise kujuga (kõik isikud ja sama nurga): võrdkülgse kolmnurga, ruudu ja kuusnurk. Neist kuusnurkne rakud vajavad väikseim kogupikkus seina võrreldes kolmnurgad või ruudud sama ala.

Seega valik mesilased kuusnurk mõtet. Kui XVIII sajandi teadlane Charles Darwin ütles, et kuusnurkne raku "täiusliku säästa tööjõudu ja vaha." Ta uskus, et loodusliku valiku õnnistatud instinktid mesilasvaha luua nende rakkude, mis oli eeliseks vähem energiat ja aega kui luua muid vorme.

Näited hulktahukateks looduses

Ühend silmad mõned putukad pakitakse kuusnurkse, kusjuures mõlemal küljel - läätse on ühendatud pika peene võrkkesta rakk. Struktuurid on moodustatud klastrite bioloogiliste rakkude sageli kujundeid kontrollivad samad reeglid nagu mullid seebi lahusega. Mikroskoopilist struktuuri serva silmad - üks parimaid näiteid. Iga tahk sisaldab klastri nelja valgustundlik rakud, millel on sama kujuga kui klastri nelja tavapäraste mullid.

Mis määrab reeglid seep filmide ja mullid vormi? Nature isegi rohkem mures majanduse kui mesilased. Seebimullid ja filmide veest (lisandiga seep) ja pindpinevus juhib vedeliku pinnaga nii, et anda sellele väiksem ruum kui võimalik. Sellepärast tilka on kerakujuline (rohkem või vähem), kui nad jäävad: kera on väiksem pindala kui mis tahes muus vormis, millel on sama mahu. On vahajas jätab veepiisad tõmmatakse väike helmed samal põhjusel.

See mudel selgitab pindpinevus mull parved ja vahud. Vaht otsida struktuur, mis on madalaim kogu pindpinevus, mis annab väiksema ala seina. Kuigi geomeetria seep filmide on tingitud koostoime mehaaniline jõud, see ei ütle meile, milline saab olema kujul vaht. Tüüpiline vaht sisaldab Polyhedral raku kuju ja suurusega. Kui sa vaatad tähelepanelikult, regulaarne polyhedra looduses - mitte nii õige. Nende servad on harva täiesti sirge.

õige mullid

Oletame, et saad teha "täiuslik" vaht, milles kõik mullid on sama suurusega. Mis on ideaalne rakuvormis, mis muudab kogu mull seina ala nii väike kui võimalik. See on arutatud aastaid ja pikka aega arvati, et ideaalne rakuvormis on 14-sided hulktahukas kandiliste või kuusnurkne küljed.

säästlikum, kuigi vähem korrastatud struktuuri, mis koosneb korduvühikule kaheksast eri vormide raku avastati 1993. See keerulisem mudel kasutati inspiratsiooni disain vahu ujumine staadionil olümpiamängude ajal 2008. aastal Pekingis.

Reeglid moodustamise rakkude vaht juhtida ka mõned mustrid täheldatud elusrakkudes. Mitte ainult lahutamatu fly-silma näitab sama kuusnurkne pakkimine tahku, et korter mull. Valgustundlik rakkude iga üksiku läätsed on ühendatud ka rühma, mis näevad välja täpselt nagu seebimull.

Maailma hulktahukateks looduses

Rakke paljude eri tüüpi organismide taimedest roti membraanide sisaldada selliseid mikroskoopilised struktuurid. Keegi ei tea, mida nad teevad, kuid nad on nii laialt levinud, et see on õiglane eeldada, et neil on mõned kasulikku rolli. Ehk eraldatakse nad üksteisest biokeemilisest protsessist, vältides risthäirituse.

Või võib see olla lihtsalt tõhus viis luua suur töö tasapind, kuna paljud biokeemilised protsessid toimuvad membraani pinda, kus ensüümide ja teiste aktiivsete molekulide saab lisada. Mis iganes funktsiooni hulktahukateks looduses, ei viitsinud luua keerukaid geneetilise juhiseid, sest füüsikaseaduste teeme seda sinu jaoks.

Mõned liblikad on kaalud tiivuline sisaldavad korrapärase labürindis vastupidavast materjalist nimetatakse kitiin. Kokkupuude valgusega laineid põrkas tavalisest vahemikud ja muud struktuurid tiiva pinda, põhjustab asjaolu, et teatud lainepikkustel (st veidi värvi) kaovad, samas kui teised üksteist vastastikku. Seega hulknurkne struktuur näeb suurepärane vahend loomseteks värve.

Teiste tellitud võrgu kõvast mineraalvillast, mõne organismi ilmselt moodustada kuju pehme elastne membraan ja seejärel kristalliseerus tahke materjal sees üks interpenetrating võrkudes. Kärgstruktuuri struktuur mikroskoopiline kanalist õõnes naastud kitiin ebatavaline mere ussid tuntud mere hiir, teisendab need mustrid Natural voloskopodobnye kiudoptilised mida saab suunata valguse muutmist punasest sinakasrohelise sõltuvalt valgustus suunas. See värvimuutus võib kasutada, et ära hoida röövloomade eest.

milline teab kõige paremini

Flora ja fauna külluses näiteid hulktahukateks looduses, nagu elutu maailma kivimite ja mineraalide. Puhtalt evolutsiooniline seisukohast, kuusnurkne struktuur on liider energia optimeerimine. Peale ilmse kasu (ruumi kokkuhoid), Polyhedral võrkude pakkuda suur hulk nägusid, seega arvu suurendamine naabrid, et mõjutab soodsalt kogu struktuuri. Lõpptulemus on see, et andmed on laiali kiiremini. Miks õige ja vale kuusnurkne tähekujuline hulktahukateks looduses esinevad nii tihti? Ilmselt nii vajalik. Loodus teab kõige paremini, ta teab paremini.