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高压电线呈现的是什么曲线?

如果你有一条细长的链子,双手分别拿住它的两端,让其自然下垂,你是否想过,这条链子呈现是什么曲线呢?

在17世纪,大科学家伽利略也曾做过类似的事情,并思考过同样的问题,当时他认为自己看到的曲线是一条抛物线。但是,他错了。荷兰科学家惠更斯在17岁的时候就证明了它不可能是抛物线。这条曲线的形状的确很像抛物线,却是一种完全不同的曲线——悬链线。

悬链线是在日常生活中非常常见的一类曲线,架在两根电线杆之间的高压电线,挂在脖子上的粗细及质地均匀的项链,都大体呈悬链线的形状。虽然悬链线很常见,但这种曲线的数学描述相当复杂。这是微积分发明后的数十年中,数学界最著名的问题之一。

伯努利家族中的雅各布·伯努利于1690年将这一疑难问题正式提了出来,最终由惠更斯、莱布尼茨和约翰·伯努利(雅各布·伯努利的弟弟)在一年后的1691年差不多同时解决,结果是,悬链线为方程

所表示的曲线,其中a是与链条的物理性质有关的一个正常数。这一结果充分显示了当时问世不久的微积分的威力,不仅增加了发现者的声誉,也为微积分大大增添了光彩。

悬链线是由重力和张力的共同作用所产生的动人美学效果。位于美国密苏里州圣路易斯市的那座美丽的纪念碑——“大拱门”,就是一个近似的“倒转悬链线”,它用这种理想的弧形来支撑自身的重量。

【发散思维】为什么无论小球从哪个点开始沿摆线形轨道滑落,都会在同一时间到达底部?

【本文关键词】摆线 悬链线