為什麼汽油桶、熱水瓶、玻璃杯等都是圓柱形的?

汽油桶、熱水瓶、玻璃杯都是裝液體的容器。平時你注意過沒有,裝液體的容器往往都是圓柱形的,這有沒有數學方面的道理呢?

1.觀察並猜測:

生產一件容器,都希望能用最省的材料來裝一定體積的液體。

或者說,用同樣的材料,使作成的容器之容積為最大。

猜測圓柱形的容器是最省材料的!


2.分析原因:

(1)先討論平面上面積相同的形狀中,何者的周長最小!

以正三角形、正方形、正五邊形、正六邊形與圓來作比較:

當以上這些圖形之面積皆為100 cm2

正三角形周長≒45.6 cm

正方形周長= 40 cm

正五邊形周長≒39.0 cm

正六邊形周長≒37.2 cm

圓周長≒35.4 cm

發現正多邊形之邊數愈多時,其周長愈短,

而圓之周長是最短的!

(2)從面積相同時圓的周長最短,推出裝同樣體積液體的容器中,

如果容器的高度一樣,則側面所需的材料就以圓柱形的容器最省!

因此,汽油桶、熱水瓶、玻璃杯等裝液體的容器,大都為圓柱形的。


3.
再深入探討:

(1)是否還有比圓柱形更為節省材料的形狀呢?

根據數學的原理,以同樣的材料做出的容器中,

球形的容器之容積要比圓柱形的更大!

不過,球形容器很容易滾動,放不穩,而且它的蓋子也不好做,所以不實用。

(2)為何放固體的容器,如盒子、箱子、櫃子等,不作成圓柱形的呢?

雖然做圓柱形的容器比較省料,但裝起固體東西來卻不經濟(Why?)

,所以通常把它們作成長方體的。


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