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螺旋
(詞語)
鎖定
1.像螺螄殼紋理的曲線形。螺旋是一種像螺線及螺絲的扭紋曲線,為一種在生物學上常見的形狀,例如在DNA及多種蛋白質均可發現這種結構。螺旋分為左旋和右旋。從螺旋中心沿軸線望去,如果螺旋由近至遠為逆時針方向,便是左旋,相反則是右旋。大部份螺絲的螺旋是右旋,但在生物結構上左旋和右旋均常見。判斷左旋右旋可以用手比對:握拳豎起的大拇指指向軸線方向,假想螺旋是沿着四指方向環繞軸線的,若螺旋延伸的方向和左手大拇指一致則螺旋為左手螺旋,反之為右手螺旋。
螺旋性質
根據功的原理,在動力F作用下將螺桿旋轉一週,F對螺旋做的功為F2πL。螺旋轉一週,重物被舉高一個螺距(即兩螺紋間豎直距離),螺旋對重物做的功是Gh。依據功的原理得F=(h/2πL)/G。因為螺距h總比2πL小得多,若在螺旋把手上施加一個很小的力,就能將重物舉起。螺旋因摩擦力的緣故,效率很低。即使如此,其力比G/F仍很高,距離比由2πL/h確定。螺旋的用途一般可分緊固、傳力及傳動三類。
螺旋螺旋結構與應用
螺旋結構是自然界最普遍的一種形狀,DNA以及許多其它在生物細胞中發現的微型結構都採用了這種構造。然而,為何大自然對這種結構如此偏愛呢?美國賓夕法尼亞州的物理學家認為,他們找到了這一問題的數學答案。他們的研究成果發表在近期的《科學》雜誌上。
“為何螺旋結構是現在這個樣子?過去的回答是——由分子之間的引力決定的。但這隻能回答螺旋結構是如何形成的,而不能回答為什麼它們是那種形狀。”賓州大學的天文和物理學系教授蘭德爾·卡緬指出,“從本質上來看,螺旋結構是在一個擁擠的空間,例如一個細胞裏,聚成一個非常長的分子的較佳方式,譬如DNA。”
在細胞的稠密環境中,長分子鏈經常採用規則的螺旋狀構造。這不僅讓信息能夠緊密地結合其中,而且能夠形成一個表面,允許其它微粒在一定的間隔處與它相結合。例如,DNA的雙螺旋結構允許進行DNA轉錄和修復。
為了顯示空間對螺旋形成的重要性,卡緬建立了一個模型,把一個能隨意變形、但不會斷裂的管子浸入由硬的球體組成的混合物中,就好比是一個存在於十分擁擠的細胞空間中的一個分子。通過觀測,他們發現對於這種短小易變形的管子而言,Ц形結構的形成所需的能量最小,空間也最少。而螺旋當中的Ц形結構,在幾何學上最近似於在自然界的螺旋中找到的該種結構。
在圓柱體的側表面上刻出螺旋形溝槽的機械。也可把螺旋看成是斜面繞在圓柱體上而構成,因此,螺旋應用了斜面原理。螺旋的特點是能把轉動變成平動或者相反。在古代,人們就應用螺旋。阿基米德就發明了用螺旋從尼羅河中向上提水,就是用了著名的阿基米德螺旋(圖1)。
- 參考資料
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- 1. 百度翻譯 .百度翻譯[引用日期2015-08-14]