数学建模之管道包扎
【摘要】:
本文讨论用带子包扎管道,使带子全部包住管道,且用料最省的问题,即在管长一定,带宽一定,管道底边周长一定的情况下,求解出带子如何包扎才能用料最少并建立具体的模型
首先,取用一张细长的纸条,毫无缝隙的绕在一根适当的圆棍上;
其次,用笔画出缠绕后多出管道边缘的部分,并划出一条母线;
然后,展开纸条;
最后, 综合各种模型的优点和缺点,建立模型。
在本文结尾,对模型进行了进一步的改进和优化,使模型更加贴合实际。
【关键词】:
管道包扎、化三维为二维、勾股定理、平移、相似定理
1 问题的重述与分析
用带子包扎管道,使带子全部包住管道,且用料最省
即(1)求出缠绕时的角度
(2)求出带长
2 问题的假设
(1). 直圆管,粗细一致。
(2). 带子等宽,无弹性。
(3). 带宽小于圆管截面周长。
(4). 为省工, 用缠绕的方法包扎管道
3 模型建立的假设
首先,取用一张细长的纸条,毫无缝隙的绕在一根适当的圆棍上; 其次,用笔画出缠绕后多出管道边缘的部分,并划出一条母线;
然后,展开纸条;
4 符号说明
W----带宽
L----管长 l----母线在纸带上的长度
C----管的底面周长
α----缠绕的角度
5 模型建立与分析求解
(1) 纸带展开模型:
O
D
2 / 2
关键是如何在带子起端减去一个合适的直角三角形,使得斜边的长与管子的周长相等。
过B 点作AD 直线的垂线,且长度为W
∴(倾斜角)sin α=C W
∴ OB=22W C - 即在纸带一端剪去一条直角长度为OB,另一条直角边长度为W,的直角三角形
(2)纸条的平移模型
进一步 如果知道直圆管道的长度,用缠绕的方法包扎管道,需用多长的带子? 根据相似三角形定律;
BF C L W =
BF=W
LC 带长模型:OF=BF+OB OF=22W C W
LC -+ 即截一段长为22W C W LC -+的带子 6 模型检验
模型并不太实用,因为毫无缝隙的缠绕在生活中很难实现
7 模型的进一步讨论展望
讨论:如果缠绕时后带压前带的宽度为d,带宽为W,底面周长为C,管长为L. 数学模型,简单说就是用数学语言描述实际现象的过程.数学模型後两对很重拿来的属性,一是合理性,二揍简易性.建立数学模型的过程
B A E F。