Τι είναι η γωνία έλικας;

Μια έλικα είναι μια καμπύλη σταθερής κλίσης που περιβάλλει γύρω από έναν κεντρικό άξονα, σαν μια σπειροειδής σκάλα.Η γωνία έλικας είναι η εφαπτομένη της καμπύλης σε σύγκριση με τον άξονα.Οι έλικες είναι συνηθισμένες στη φύση και σε μηχανικές συσκευές.Η γωνία έλικας καθορίζει πολλές άλλες ιδιότητες μιας έλικας. Οι μηχανικοί μηχανικοί ασχολούνται με τη γωνία έλικας πολλών από τα σχέδιά τους.Οι βίδες και τα μπουλόνια με σπείρωμα εμφανίζουν μια γωνία έλικας που καθορίζει πόσο δάγκωμα ή νέο υλικό θα συγκεντρωθεί από τη βίδα με κάθε στροφή.Απαιτείται περισσότερη δύναμη για να μετατρέψετε μια συσκευή με μεγαλύτερη γωνία έλικας.Ομοίως, μια βίδα με μεγαλύτερη γωνία έλικας θα συγκρατήσει πιο σφιχτά.Ο Αρχιμήδης, ο αρχαίος Έλληνας φιλόσοφος, πιστώνεται με την επινόηση του βιδωτού μεταφορέα.Χρησιμοποίησε μια μεγάλη βίδα ξύλου μέσα σε ένα κοίλο κορμό δέντρων.Μεταφέροντας τη βίδα, το νερό θα μπορούσε να μετακινηθεί ανηφορικά για λόγους άρδευσης.

Οι πηγές απεικονίζουν ένα άλλο χρήσιμο χαρακτηριστικό των ελικών.Εκτός από τη δυνατότητα μεταφοράς υλικών Mater και Bind, οι Helices αποθηκεύουν ενέργεια στο γεωμετρικό τους σχεδιασμό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί.Η ενέργεια ενός ραβδιού POGO, των σοκ αυτοκινήτων ή των ελατηρίων του κρεβατιού προέρχεται από τη συμπίεση και την επακόλουθη επέκταση του πηνίου.Η γωνία έλικας, καθώς και το υλικό κατασκευής, καθορίζει τη δύναμη που απαιτείται για τη συμπίεση του ελατηρίου.

Πολλά παραδείγματα ελίκων βρίσκονται στη βιολογία.Η στροφή των τελετών ενός φυτού μπιζελιού ακολουθούν μια σταθερή γωνία έλικας, αν και η διάμετρος της στροφής μπορεί να ποικίλει.Ομοίως, τα κοχύλια κόγχων και πολλά άλλα κελύφη παρουσιάζουν σταθερή γωνία έλικας.Ορισμένοι έχουν αυξανόμενη διάμετρο με κάθε προσθήκη ανάπτυξης, ενώ άλλοι έχουν σταθερή διάμετρο δημιουργώντας ένα μακρύ σχήμα σωλήνα. Ίσως το πιο διάσημο παράδειγμα έλικας στη φύση είναι η διπλή έλικα του μορίου νουκλεϊνικού οξέος δεοξυριβόζης (DNA).Το DNA είναι η μοριακή βάση της γενετικής.Η μοναδική γωνία διπλής έλικας είναι τόσο τακτική ώστε η δομή του μορίου διακρίθηκε χρησιμοποιώντας τεχνικές κρυσταλλογραφίας.

Μαθηματικά, μια έλικα είναι απλά το ίχνος ενός κύκλου με μια αυξανόμενη z-διάσταση.Οι συντεταγμένες καρτεσιανής δίδονται από: x ' r cos t, y ' r sin t, z ' c t;όπου r είναι η ακτίνα και 2 π c είναι η βήμα ή η κάθετη απόσταση μεταξύ των βρόχων.Σύμφωνα με το θεώρημα του Lancret, αν R/C ' μια σταθερά, η καμπύλη είναι έλικα.Στην πράξη, τα μαθηματικά του σχεδιασμού των βιδών είναι αρκετά περίπλοκα, όπως εμπλέκονται πολλές παράμετροι.