为什么井盖基本上都是圆形的？站在数学的角度告诉你
2025-01-22新闻资讯
多时候，我们走在城市的街道上，低头看路时，都会觉得为什么道路上，非机动车道上都有那么多圆溜溜的井盖。虽然这也并没有影响到太多通行，但是总觉得马路上留着这么多坑坑巴巴的痕迹总不太美观。于是善于观察的同志们便会提出一个疑问？为什么大大小小的井盖几乎都是圆的，而别的形状的井盖却很少见呢？
可能你们都知道这样一个看似无厘头的问题是一道经典的面试题目，据说这个问题可以从各个方面来进行回答。有的人说因为圆形井盖容易运输，且边角不容易被磕磕碰碰，这是对的，圆形相对于三角形，正方形确实有这个优点。有人说，圆形井盖在受力时，会均匀地把力分散开来，不会在某个位置聚集，从而不容易导致边缘破裂，这也是对的。还有人从哲学的高度来解释，之所以用圆形井盖比较多，那是因为本身井口就是圆形的啊，原来井盖打造成圆形是天经地义的事情啊。
但是晓然菌还是想从数学的角度来考虑这个问题。
圆形井盖
井盖是维护城市生活正常运行的重要设施，万一破碎或者被盗，对于该区域的人们来说影响都会很大，甚至会导致生命安全事故发生。防盗，现在早已不用金属材质了，真的没有多少经济上的价值了。井盖就算不被盗，那也不能直接从井口掉下去吧。没错，在数学上，大部分井盖造成圆形，就是为了不让井盖掉进井里。
井盖还是圆形居多
我们来做个试验，我们用正三角形，正方形分别来充当井盖，试验翻转一下看看能不能从井口掉下。这里要注意的是，实际上井口会比井盖稍微大一丁点，这一丁点保证了井盖可以圆润地搭在井口内。不过这大的一丁点相比于整个井盖的大小是微不足道的，于是在分析中可以忽略不计。
对于三角形井盖来说，当你准备把正三角形放入井口，我们以垂直将井盖放进去，很快就发现，在放置的过程中假如偏转**的角度以避开那些最长的井盖边长触碰到井口，很容易，三角形井盖就穿过井口，且不会碰到井口边沿的任何位置。我们可能一时半会搞不清是哪些长度决定着是否能够落入井口，于是我们从各个角度来尝试。
三角形井盖不可行
很快我们发现根本原因是正三角形的高小于边长，也就是说h<c。
正三角形高与边长的关系
既然三角形不行，那么正方形呢？
于是我们重复上面的操作，很快我们发现，还是可以在下落的过程中让正方形**落进井口里。不过这里的长度关系就不是上面的高与边长的关系了。正方形同样不可行
我们在下落过程中会旋转角度，从多个方向尝试过后，我们发现是因为正方形的对角线大于其边长，也就是a>c。所以每次我们总是能够把正方形翻转角度使得它可以在对角线长度以内落进井口。
正方形边长与对角线关系
正方形边长与对角线关系那我们换成矩形呢？其实是一样的啊，因为勾股定理存在，对角线的长度适中都会比任何一个边要长。所以矩形也可以**不触碰井盖边缘就落进井底。
这个时候我们尝试了三角形，正方形，接下来，我们再来考察一下正五边形。有了前面两种情况的分析，我们发现，井盖是否能够落入井口的根本原因是对角线与高的长度关系。因此我们不必再做实验进行分析，我们画出正五边形来，通过理论来计算一下正五边形对角线和高的关系。
正五边形对角线与高 的关系
通过对正五边形的考察，从一开始我们列出的等式可以发现这个问题的本质，我们发现，当边的数量越多时，对角线和高就越接近。
当高与对角线的长度差距越大时，越容易掉落井口里，因为在落下的过程中，可以翻转的角度和空间越多。当高与对角线的长度逐渐逼近时，此时在落下的过程中，翻转角度就显得不是那么容易实现了。
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