布条收够去哪里有收布条的?

布条缠绕圆形管道的问题 摘要这篇论文通过确定重合点在已知布条宽度和圆形管道直径的情况下,运用一些简单的几何知识解决了布条与管道轴线的夹角问题 同时,從管道表面积和布条面积相等的角度在已知管道长度的情况下,求出了布条的长度同时也考虑到了布条两端的影响。 此外分两种情況考虑了其他形状的管道的布条缠绕问题:布条紧贴于管道缠绕和布条不紧贴贴于管道缠绕。 关键词: 重合点 表面积 紧贴 一、问题重述 用巳知宽度的布条缠绕已知直径的圆形管道布条应紧密排在一起且不能重叠,求布条与管道轴线的夹角此外,在已知管道长度的情况下还要求出所需布条的长度。 二、模型假设 布条的厚度可忽略不计即不会影响结果。 布条缠绕在管道上不重叠时可以完全紧密地排在一起 布条是完全没有弹性的。 三、符号说明 布条的宽度 布条的长度(不考虑两端影响时) 布条的长度(考虑两端影响时) 管道的直径 管道嘚长度 布条与管道轴线的夹角 布条面积 管道的表面积 四、模型建立与求解 模型一:夹角的模型 不妨将管道表面展开如图1黄色部分为缠绕嘚布条。 由于要求布条完全缠绕于管道上且不重叠那么A、B应该在管道上重合。则 故 模型二:布条长度的模型 由于布条是完全缠绕于管道仩的且没有重叠,可以从管道表面积和布条面积相等来考虑 且 ,即 也即 但由于布条两端都成弧度会有所浪费,因此也考虑两端的影響即多加上图中AC段的长度。 故 所需布条长度为 五、模型评价 模型在理论上应该是很准确的但事实上,布条不可能如想象中那样紧密排列而且布条的厚度也并不是可以忽略不计的。这些均是影响结果的因素 六、模型优化 优化一:布条厚度的考虑 既然布条厚度为一个影響结果的因素,不妨考虑一下布条的厚度 设布条厚度为,圆形管道的横截面如图2布条上表面伸展,下表面收缩中间的长度不变。那麼 圆形管道的直径相当于 故 优化二:其他形状的管道 若管道的横截面是相等的且布条完全贴于管道上,考虑方向就和圆形管道相同只需将圆形管道的横截面周长换为其他形状管道的横截面周长即可。那么 如图3布条贴于五角星形状的管道缠绕,那么周长即为五角星的周長 设五角星边长为则有 代入和的等式计算即可。 若布条不是完全贴于管道上的那么就以布条所缠绕的形状作为周长计算。比如五角星形状的管道布条不贴于管道缠绕,如图4 那么计算周长时就不是计算五角星的周长了,而是计算布条缠绕所形成的五边形的周长 设五角星角之间的夹角为,则有 代入和的等式计算即可 参考文献 [1]《数学模型》 姜启源 高等教育出版社 [2]中科大数学建模站/youxiu.htm 布条缠绕圆形管道的問题 邓璎函 3 图

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