Co to jest kąt helisy?

Helisa jest krzywą ciągłego nachylenia, która krąży wokół osi środkowej, podobnie jak spiralne schody.Kąt helisy to styczna krzywej w porównaniu do osi.Helisy są powszechne w naturze i w urządzeniach mechanicznych.Kąt helisy określa wiele innych właściwości helisy.

Inżynierowie mechanicy zajmują się kątem helisy wielu ich projektów.Gwintowane śruby i śruby wyświetlają kąt helisy, który określa, ile ugryzienia lub nowego materiału zostanie zebrane przez śrubę z każdą turą.Wymagana jest większa siła do obrócenia urządzenia o większym kątowi helisy.Podobnie śruba z większym kątem helisy wytrzyma mocniej.

Przenośniki śrubowe wykorzystują helisy do transportu wielu materiałów ziarnistych lub pasty.Archimedes, starożytny grecki filozof, przypisuje się wynalezienie przenośnika śrubowego.Użył dużej rzeźbionej śruby drewnianej wewnątrz wydrążonego pnia drzewa.Obracając śrubę, woda można przesunąć pod górę do celów nawadniających.

Sprężyny ilustrują kolejną przydatną charakterystykę helis.Oprócz zdolności do przekazywania materiałów Mater i wiązania, helisy przechowują energię w ich geometrycznym projekcie.Energia patyki Pogo, wstrząsów samochodowych lub sprężyn łóżka pochodzi z kompresji, a następnie rozszerzenia cewki.Kąt helisy, a także materiał konstrukcyjny, określają siłę niezbędną do ściskającej sprężynę.

Wiele przykładów helis znajduje się w biologii.Zwrot wąsów rośliny grochu jest zgodny z ustalonym kątem helisy, chociaż średnica tury może się różnić.Podobnie, morskie ogniwo i wiele innych skorup wykazują stałą kąt helisy.Niektóre mają rosnącą średnicę z każdym dodatkiem wzrostu, podczas gdy inne mają stałą średnicę, tworząc długi, rurkowy kształt. Być może najbardziej znanym przykładem helis w naturze jest podwójna helisa cząsteczki kwasu deoksyrybozowego (DNA).DNA jest molekularną podstawą genetyki.Unikalny kąt podwójnej helisy jest tak regularny, że struktura cząsteczki została rozpoznana przy użyciu technik krystalograficznych.

Matematycznie helisa jest po prostu śladem okręgu o rosnącym wymiarie Z.Współrzędne kartezjańskie są podane przez: x ' r cos t, y ' r sin t, z ' c t;gdzie R jest promieniem, a 2 π C jest odległością skoku lub pionową między pętlami.Zgodnie z twierdzeniem Lancret, jeśli r/c ' stała, krzywa jest helisą.W praktyce matematyka projektowania śrub jest dość skomplikowana, ponieważ zaangażowane jest wiele parametrów.