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工程

井盖为什么是圆的?

4 分钟 阅读

嵌入城市路面的铸铁井盖,展示其圆形和防滑表面纹理
井盖是圆的,因为圆形无论如何旋转都无法落入同等大小的孔洞中。

乍一看,井盖是个无聊的东西。它不过是街道上的一块重金属盖子,对吧?其实不然。井盖是工程设计中的经典案例,因为它的形状同时解决了多个问题。那么,它为什么通常是圆的呢?

圆形井盖不会掉进自己的洞里

这是最经典的原因。圆形井盖无法掉进同样大小的圆形开口,无论怎么旋转,圆的宽度始终不变。

但方形井盖可以从对角线方向掉进方形孔洞,因为正方形的对角线比边长更长,从错误角度就可能滑进去。这对地下工人和地面上的行人都很危险。圆形井盖有效防止了这个问题。

圆形井盖更容易移动

井盖很重,有些超过一个成年人的重量。圆形井盖可以像轮子一样滚动。工人可以把它立起来、短距离滚走,而方形井盖因为有棱角,这样操作就很困难。

工程师关心真实的人如何使用物体。设计不只关乎形状,还关乎多年使用中的举起、移动、替换和维护。

开口也是圆的

许多地下隧道和检修井是圆形的。圆形能均匀分散压力,所以结构更强——管道也是圆形的,原因相同。如果洞是圆的,井盖是圆的也就顺理成章。井盖的形状与开口的形状相匹配。

不需要对准方向

圆形井盖无论如何旋转都能放回去。方形或长方形的就需要对准角落。圆形省去了这个麻烦,也减少了放错方向的可能性。

坚固而简单

井盖需要经受汽车、卡车、雨水、积雪、高温、低温以及多年的使用。圆形有助于均匀分散重量。金属表面通常有防滑纹理,让轮胎和鞋底都能更好地抓握。就连顶部的图案也是经过设计的,不只是装饰。

试试这个:形状测试

剪一个纸圆和一个纸方块。在另一张纸上画出对应的孔。现在试着在对应孔上旋转每个盖子。哪个会在转错方向时滑进去?哪个始终太宽而不会掉落?

一个设计,多种解决方案

这个简单的纸张测试展示了为什么工程师喜欢圆形井盖。这种形状既安全、又坚固、易移动、易替换。这就是出色的工程:一个解决多个问题的方案。

最后的思考

井盖是圆的,因为这种形状既安全、又坚固、易移动、易替换。这是工程学的绝佳例子:一个简单的设计同时解决许多问题。下次走过井盖时,不要只是跨过它。那个金属圆形比看起来聪明多了。

关于作者

Enqi Qi

Avanza STEM volunteer

Enqi volunteers with Avanza STEM and helps plan the science and math activities used in our workshop sessions.

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