Was ist ein Helixwinkel?

Eine Helix ist eine Kurve konstanter Neigung, die sich um eine zentrale Achse umkreist, ähnlich wie eine Wendeltreppe. Der Helixwinkel ist die Tangente der Kurve im Vergleich zur Achse. Helices sind in der Natur und in mechanischen Geräten häufig. Der Helix -Winkel bestimmt viele andere Eigenschaften einer Helix. Gewindeschrauben und Schrauben zeigen einen Helixwinkel an, der bestimmt, wie viel Biss oder neues Material mit jeder Runde von der Schraube gesammelt werden. Es ist mehr Kraft erforderlich, um ein Gerät mit einem größeren Helixwinkel zu drehen. Ebenso hält eine Schraube mit einem größeren Helixwinkel fester. Archimedes, dem alten griechischen Philosoph, wird der Erfindung des Schraubförderers zugeschrieben. Er benutzte eine große geschnitzte Holzschraube in einem ausgehöhlten Baumstamm. Durch Drehen der Schraube konnte Wasser zu Bewässerungszwecken bergauf bewegt werden.

Springs veranschaulichenEin weiteres nützliches Merkmal von Helices. Neben der Fähigkeit, Materialien zu vermitteln und Materialien zu binden, speichern Helices Energie in ihrem geometrischen Design, das verwendet werden kann. Die Energie eines Pogo -Sticks, Automobilschocks oder Bettfedern beruht auf der Kompression und anschließenden Ausdehnung der Spule. Der Helix -Winkel sowie das Konstruktionsmaterial bestimmt die Kraft, die zur Komprimierung der Feder erforderlich ist.

Viele Beispiele für Helices finden sich in der Biologie. Die Rendril einer Erbsenpflanze folgt einem festen Helixwinkel, obwohl der Durchmesser der Kurve variieren kann. Ebenso weisen Muschel Muscheln und viele andere Schalen einen festen Helixwinkel auf. Einige haben einen zunehmenden Durchmesser bei jeder Wachstumseradung, während andere einen festen Durchmesser haben, der eine lange Rohrform erzeugt.

Vielleicht das berühmteste Beispiel für Helices in der Natur ist die Doppelhelix des Desoxyribose -Nukleinsäure -Moleküls (DNA). DNA ist dieMolekulare Basis der Genetik. Der einzigartige Doppelhelix -Winkel ist so regelmäßig, dass die Struktur des Moleküls unter Verwendung von Kristallographie -Techniken erkannt wurde.

Mathematisch ist eine Helix einfach die Spur eines Kreises mit zunehmendem Z-Dimension. Die kartesischen Koordinaten sind gegeben durch: x = r cos t, y = r sin t, z = c t; wobei R der Radius ist und 2 π C die Tonhöhe oder den vertikalen Abstand zwischen Schleifen. Laut Lancrets Theorem ist die Kurve eine Helix, wenn r/c = eine Konstante ist. In der Praxis ist die Mathematik des Schraubdesigns sehr kompliziert, da viele Parameter beteiligt sind.