Vad är en spiralvinkel?

En spiral är en kurva med konstant lutning som cirklar runt en central axel, ungefär som en spiraltrappa.Helixvinkeln är tangenten på kurvan jämfört med axeln.Helices är vanliga i naturen och i mekaniska enheter.Helixvinkeln bestämmer många andra egenskaper hos en spiral.

Mekaniska ingenjörer handlar om spiralvinkeln för många av deras mönster.Gängade skruvar och bultar visar en spiralvinkel som bestämmer hur mycket bett eller nytt material som kommer att samlas in med skruven med varje sväng.Mer kraft krävs för att vända en enhet med en större spiralvinkel.På samma sätt kommer en skruv med en större spiralvinkel att hålla tätare.

Skruvtransportörer använder helices för att transportera många material av granulära eller pasta.Archimedes, den forntida grekiska filosofen, krediteras med att uppfinna skruvtransportören.Han använde en stor snidad träskruv i en ihålig trädstam.Genom att vrida skruven kan vatten flyttas uppåt för bevattningsändamål.

Springs illustrerar ett annat användbart kännetecken för helices.Förutom förmågan att förmedla mater och binda material, lagrar helices energi i sin geometriska design som kan användas.Energin från en pogo -pinne, bilchocker eller sängfjädrar kommer från kompression och efterföljande expansion av spolen.Helixvinkeln, liksom konstruktionsmaterialet, bestämmer den kraft som krävs för att komprimera fjädern.

Många exempel på helices finns i biologi.Vridet på en ärtanläggnings slingor följer en fast spiralvinkel, även om svängens diameter kan variera.På samma sätt uppvisar Conch Seashells och många andra skal en fast spiralvinkel.Vissa har en ökande diameter med varje tillväxttillägg, medan andra har en fast diameter som skapar en lång, rörform.

Det kanske mest kända exemplet på helices i naturen är den dubbla helixen av deoxyribosnukleinsyran (DNA) -molekylen.DNA är den molekylära grunden för genetik.Den unika dubbla spiralvinkeln är så regelbunden att molekylens struktur urskiljades med hjälp av kristallografitekniker.

Matematiskt är en spiral helt enkelt spåret av en cirkel med en ökande z-dimension.De kartesiska koordinaterna ges av: x ' r cos t, y ' r sin t, z ' c t;Där R är radien och 2 π C är tonhöjden eller vertikalt avstånd mellan slingor.Enligt Lancret's Theorem, om R/C ' en konstant, är kurvan en spiral.I praktiken är matematiken för skruvdesign ganska komplicerad, eftersom många parametrar är involverade.