พิจารณาล้อ กลม. เชื่อถือได้ น่าเบื่อ. ไม่ได้รับการออกแบบใหม่มานานหลายศตวรรษ บวกยุคหินใหม่
ตอนนี้พิจารณาเกลียว แหกคอก. ปลายเปิด. น่ารัก ชนพื้นเมืองอเมริกันแกะสลักเกลียวเป็นภาพสกัด อาร์คิมิดีส นักคณิตศาสตร์ชาวกรีกเขียนเกี่ยวกับพวกเขาเมื่อราว 225 ปีก่อนคริสตกาล จาค็อบ เบอร์นูลลี นักคณิตศาสตร์ในศตวรรษที่ 17 มีเกลียวสลักอยู่บนหลุมฝังศพของเขากังหันที่เล่นโวหารอาจเป็นกุญแจสำคัญในการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าสำหรับผู้ที่มีปัญหาในการเดินด้วยตัวเอง
เกลียวลอการิทึมและอาร์คิมีดีนมีคุณสมบัติต่างกันมาก
เกลียวลอการิทึม (ด้านบนซ้าย) รักษามุมคงที่ ซึ่งเป็นมุมแคมปิ้ง ระหว่างเส้นสัมผัสและเส้นรัศมี เกลียวอาร์คิมีดีน (ขวา) รักษาระยะห่างระหว่างขดลวดอย่างสม่ำเสมอ
เครดิต: E. Otwell
ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา วิศวกร Kyle Reed และ Ismet Handžić จาก University of South Florida ในแทมปา ได้พัฒนาอุปกรณ์จำนวนมากโดยอิงจากเกลียว การออกแบบส่วนใหญ่มีไว้สำหรับผู้ที่มีปัญหาในการเดิน เช่น เนื่องจากโรคหลอดเลือดสมองหรือสมองพิการ ทั้งคู่ยังมีสิ่งประดิษฐ์หนึ่งชิ้นที่ทำขึ้นเพื่อความสนุกสนานเท่านั้น นั่นคือสเก็ตบอร์ดแบบร็อกแอนด์โรล
จารึกของ Bernoulli อาจจับสาระสำคัญของเกลียวได้ดีที่สุด: Eadem mutata resurgo “ถึงจะเปลี่ยนไป ฉันก็จะเป็นเหมือนเดิม” เขาหมายความว่าเกลียวดูเหมือนจะเติบโตและเติมเต็มตัวเองอย่างไม่รู้จบขณะที่มันหมุนไปรอบๆ แต่คติประจำใจของเขาก็สามารถอธิบายวิธีที่วิศวกรค้นหาและค้นพบเกลียวคลื่นได้เช่นกัน
ต้านแรงโน้มถ่วง
เกลียวมีหลายแบบ เกลียวของอาร์คิมีดีนดูเหมือนเชือกม้วนหรือร่องบนแผ่นเสียงไวนิล เกลียวชนิดนี้เดินทางออกด้านนอก (หรือเข้าด้านใน) ในระยะทางเท่ากันในแต่ละรอบ เบอร์นูลลีเป็นส่วนหนึ่งของเกลียวลอการิทึมหรือรูปวงรีซึ่งแผ่ออกไปเมื่อเคลื่อนออกไปด้านนอก เหมือนกับเปลือกหอยนอติลุส น่าเสียดายที่ช่างตัดหินที่แกะสลักหลุมฝังศพของเบอร์นูลลีทำผิดพลาดและสลักเกลียวอาร์คิมีดีนแทนที่จะเป็นลอการิทึมที่เบอร์นูลลีต้องการ
ในเกลียวใดๆ เส้นที่ลากจากจุดศูนย์กลางของเส้นโค้งไปยังจุดใดๆ จะทำให้มุมเฉียงกับเส้นสัมผัสถึงก้นหอยที่จุดนั้น ในเกลียวลอการิทึม มุมนี้ “มุมแคม” ของเกลียวจะไม่มีวันแปรผัน ในอาร์คิมีดีนและเกลียวประเภทอื่นๆ มุมแคมปิ้งไม่คงที่
Spirals มีการเกิดใหม่ในยุคปัจจุบันในหมู่นักปีนเขาในปี 1970 เรย์ จาร์ดีน อดีตวิศวกรการบินและอวกาศ ได้คิดค้นอุปกรณ์กลไกเพื่อทำลายการตกของนักปีนเขา อุปกรณ์นี้ใช้กล้องสปริงโหลดสี่ตัว แต่ละอันมีรูปร่างเหมือนเกลียวลอการิทึม เมื่อวางลงในรอยแตกแนวตั้งในหิน กล้องจะพักเว้นแต่นักปีนเขาพลาดก้าวหรือลื่น ทำให้น้ำหนักของเขาหรือเธอดึงกล้องลงมาตามรอยร้าว ลูกเบี้ยวจะกว้างขึ้นเมื่อหมุน ในที่สุดพวกมันก็เกาะติดกับผนังของรอยแยกอย่างแน่นหนา ทำให้เกิดแรงเสียดทานที่หยุดการตกของนักปีนเขา
John Middendorf นักปีนเขาและวิศวกรจากแทสเมเนียซึ่งเขียนบทความตีพิมพ์ครั้งแรกอธิบายว่าอุปกรณ์ของ Jardine นั้นใช้ชื่อว่า Friend ที่เหมาะเจาะ “ได้เปลี่ยนเกมปีนเขาแล้ว” กล่าว “ในตอนแรก มีการโต้เถียงกันอย่างใหญ่หลวง เพราะบางคนคิดว่ามันทำให้กีฬานี้ง่ายเกินไป” มิดเดนดอร์ฟกล่าว อันที่จริง จาร์ดีนสามารถปีนบางเส้นทางที่เคยคิดว่าเป็นไปไม่ได้มาก่อน ตัวอย่างเช่น เขาเป็นคนแรกที่ขึ้นไปบนฟีนิกซ์แนวตั้งสูงชันในอุทยานแห่งชาติโยเซมิตี
เพื่อนปีนเขา
อุปกรณ์แคมปิ้งแบบสปริง (ด้านบน) สามารถช่วยนักปีนเขาไม่ให้ล้มเมื่อถูกเสียบเข้าไปในรอยแยกแนวตั้งในหิน น้ำหนักของนักปีนเขา (P ในภาพประกอบด้านบน) ทำให้เกลียวลูกเบี้ยวหมุนและขยายออกจนติดกับด้านข้างของหิน แรงเสียดทานที่เกิดขึ้น (F) จะหยุดการตกของนักปีนเขา
เครดิต: Jovino / Flickr (CC BY-NC 2.0); อี. ออตเวลล์. ที่มา: J. Middendorf
ไม่ว่าลูกเบี้ยวจะหมุนไปไกลแค่ไหนก่อนที่มันจะติดอยู่ในรอยร้าว แรงที่กระทำกับหินจะเท่ากันและทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือภายในช่วงความกว้างของรอยแตก การออกแบบควรจะเป็นความลับทางการค้า แต่ Middendorf เขียนเกี่ยวกับมันในปี 1985 เพราะเขากังวลว่านักปีนเขาเริ่มใช้ของเลียนแบบทำเองที่ไม่ปลอดภัย อุปกรณ์แคมปิ้งที่มีมุมแคมปิ้งผิด หรือแย่กว่านั้นคือ เกลียวผิดประเภท อาจจับไม่ถนัด เป็นเรื่องง่ายที่จะทำ: แค่ถามช่างสกัดหินของ Bernoulli
credit : uglyest.net familytaxpayers.net tyxod.net echocolatenyc.com polonyna.org crealyd.net echotheatrecompany.org albanybaptistchurch.org kenyanetwork.org sluttyfacebook.com
