沫沫
蜘蛛是一位名副其實的“紡織高手”。蜘蛛網(wǎng)是蜘蛛的家,是蜘蛛賴以謀生的地方。
下面,我們將蜘蛛網(wǎng)的大致形狀畫在紙上,然后從數(shù)學角度出發(fā),好好觀察一下這位“紡織高手”的杰作。
“螞蟻搬家晴必雨,蜘蛛結網(wǎng)雨必晴?!蹦懵犨^這句話嗎?能預知天氣的動物真不少,不過這不是重點,重點是……一起往下看吧!
蜘蛛網(wǎng)里有什么——輻線
蜘蛛網(wǎng)看起來像一把傘,其中最引人注意的是從中心點放射出去的蜘蛛絲,在數(shù)學中,我們把這樣的線叫輻線。一般來說,不同種類的蜘蛛在織網(wǎng)時引出的輻線數(shù)目不同,其中絲蛛引出的輻線最多能有42條,而角蛛最少也有21條。
蜘蛛網(wǎng)里有什么——弦和線
在蜘蛛網(wǎng)中,每兩條輻線之間連接著的比較短的蜘蛛絲就是數(shù)學中說的弦。當然,有一些蜘蛛網(wǎng)上的弦并不是平滑的曲線,而是平直的線段。那么,蜘蛛網(wǎng)中就會再添一些新“成員”——平行線。
蜘蛛網(wǎng)里有什么——扇形和三角形
蜘蛛網(wǎng)在風兒的吹拂下會微微變形,這時弦的彎曲程度就會改變。原本向著中心點凹進去的弦會向外凸,一個扇形就這樣出現(xiàn)了。而扇形有時候又會在微風的吹拂下,變成三角形。
蜘蛛網(wǎng)里有什么——對數(shù)螺線
慢慢從蜘蛛網(wǎng)的局部觀察到整體,你會發(fā)現(xiàn)在同一個扇形里,所有的弦之間幾乎都保持著一定距離,而且越靠近中心點,這個距離就越小。這就讓我們想到對數(shù)螺線。對數(shù)螺線是一條圍繞著一點不斷纏繞的曲線,它越繞越靠近中心點,但不會到達中心點。蝸牛的殼、鸚鵡螺的殼等也蘊含著對數(shù)螺線這個構造。
蜘蛛絲的承重
不管刮風還是下雨,蜘蛛都會穩(wěn)穩(wěn)地搭在網(wǎng)上,悠閑地晃來晃去。
這都要歸功于蜘蛛絲的結實和強韌。蜘蛛絲的橫截面直徑越大,它能承載的重量就越大。把蜘蛛絲的橫截面直徑增加到1厘米,它甚至能提起重8000千克的物體。
蜘蛛絲纖維的強度大,人類對其研究后人工合成了仿蜘蛛絲,可以用于制作衣物、生物半導體等。