21.方形、十字與圓形
22.火車司機(jī)的困擾
這個(gè)問題與第33題相當(dāng)類似.關(guān)鍵是把C轉(zhuǎn)至主線上,如圖所示.
23.聰明的牛奶商
先把3升的瓶子裝滿,然后把瓶子中的牛奶倒入5升的瓶子;再把3升的瓶子裝滿,然后把瓶中的牛奶倒入5升的瓶子,直到裝滿為止.這時(shí)留在3升的瓶子內(nèi)的牛奶正好是1升.用這種量出1升牛奶的方法,理論上可以量出任何升數(shù)為整數(shù)的牛奶.不過,顯然這并不是最有效率的方法.5升與3升可以直接量出,其他如6=3+3,8=5+3,所以要量出6升與8升很容易.但要如何量出7升與4升呢?
24.士兵的遭遇
這題與第12題與第35題類似,這種問題早在本世紀(jì)初期就相當(dāng)流行了.這個(gè)問題的關(guān)鍵是獨(dú)木舟能載兩個(gè)小孩,但只需要一個(gè)小孩就能劃獨(dú)木舟過河.一個(gè)小孩先劃獨(dú)木舟至左岸,然后一個(gè)士兵帶著槍與裝備劃到右岸.
第二個(gè)小孩再把船劃到左岸,把第一個(gè)小孩接回到右岸.重復(fù)此程序,直到每一位士兵都過河為止.
25.等寬曲線
石塊向前移動2m.
雖然有許多形狀都可作為滾輪的橫切面,但只有圓形可作為輪子——除非你想有段顛簸的旅程!要作最平滑的移動,輪軸必須位于輪子的中心.當(dāng)然,也只有圓形的輪子,車軸至輪緣的距離都相等.
26.莫比烏斯帶
過去沒有接觸過莫比烏斯帶的人,對于這個(gè)活動的結(jié)果通常會感到非常驚訝.運(yùn)用系統(tǒng)化的方法,可以找到紙帶扭轉(zhuǎn)次數(shù)與從中間剪開后的結(jié)果之間的關(guān)系.
這個(gè)活動非常好玩,但除了好玩之外,它同樣具有值得探討的意義.
27.內(nèi)還是外
A與B在內(nèi)部,C在外部.
每跨越圍墻一次,不是由內(nèi)至外,就是由外至內(nèi).
任何繞著環(huán)建成的圓形監(jiān)獄,或是如同赤道一樣的監(jiān)獄,無內(nèi)外之分.
28.滾箱子
只要包裝箱是繞邊緣旋轉(zhuǎn),所有路徑都是呈圓弧形.
29.輪子往何處去
把A、B、C、D與輪子滾動瞬間的軸連線(圖中的虛線),則,A、B、C、D的運(yùn)動方向就是與所連直線垂直的箭頭方向.
圖1中的輪子繞中心O旋轉(zhuǎn).
圖2中的輪子繞C點(diǎn)旋轉(zhuǎn),C點(diǎn)是與地面接觸的點(diǎn).
圖3中的輪子繞與鐵軌接觸的點(diǎn)旋轉(zhuǎn).
在每一種情況中,A都是由左向右移動,但B與D的移動方向變化就相當(dāng)大.由圖3還可以看出火車往前走得愈快,C點(diǎn)向后移動的速度也會愈快.
30.齒輪系統(tǒng)
(1)逆時(shí)針方向,4圈.
(2)順時(shí)針方向,1圈.
(3)逆時(shí)針方向,1圈.
(4)順時(shí)針方向,1/2圈.
規(guī)則1:輪軸的數(shù)目為偶數(shù)時(shí),通常最后一個(gè)輪軸與第一個(gè)輪軸的旋轉(zhuǎn)方向相反.
規(guī)則2:在一個(gè)輪軸上如果只有一個(gè)齒輪,如圖中(1)、(2)、(3)、(4)的情形,B的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)只與A和B的齒數(shù)有關(guān):
在圖中(5)、(6)、(7)的情形中,需要把齒輪系統(tǒng)分解成數(shù)個(gè)部分,則上述規(guī)則方能適用.
(5)A每轉(zhuǎn)1圈,第二個(gè)輪軸要轉(zhuǎn)3圈.第二個(gè)輪軸每轉(zhuǎn)1圈,B要轉(zhuǎn)4圈.所以A轉(zhuǎn)1圈,會使B轉(zhuǎn)12圈(3×4).由于輪軸數(shù)為奇數(shù),B的旋轉(zhuǎn)方向與A相同.
(6)A每轉(zhuǎn)1圈,第二個(gè)輪軸要轉(zhuǎn)1/3圈.第二個(gè)輪軸轉(zhuǎn)1圈,會使第三個(gè)輪軸轉(zhuǎn)2/3圈.第三個(gè)輪軸轉(zhuǎn)1圈,會使B轉(zhuǎn)1/2圈.所以只要A每轉(zhuǎn)1圈,會使B轉(zhuǎn)1/3×2/3×1/2=1/9圈.由于輪軸數(shù)為偶數(shù),B的旋轉(zhuǎn)方向與A相反.
(7)A轉(zhuǎn)1圈,第二個(gè)輪軸要轉(zhuǎn)3圈.第二個(gè)輪軸轉(zhuǎn)1圈,B要轉(zhuǎn)1.5圈.所以A轉(zhuǎn)一圈,會使B轉(zhuǎn)4.5圈(3×1.5).由于輪軸數(shù)為奇數(shù),所以B的旋轉(zhuǎn)方向與A相同.
下圖是將60齒、36齒、12齒及24齒的齒輪設(shè)計(jì)成的齒輪系統(tǒng).
有時(shí)可利用齒輪系統(tǒng)增加旋轉(zhuǎn)速度,如手動的鉆子或打蛋器;有時(shí)也可用來減速,如時(shí)鐘、食物攪拌器或唱盤等等.
要改變輸出輪軸的運(yùn)動方向,可以在齒輪系統(tǒng)中再加一個(gè)只有單一齒輪的輪軸.這個(gè)多加的齒輪的齒數(shù),并不會改變齒輪系統(tǒng)整體的轉(zhuǎn)速大。