展品名称:最速降线
最速降线,它是历史上第一个出现的变分法问题,也是变分法发展的一个标志。
1696年约翰伯努利在写给他哥哥雅克布•伯努利的一封公开信中提出的启发参观者思考,并通过实验验证自己的猜想,同时了解摆线这一概念。
在一个斜面上,摆两条轨道,一条是直线,一条是曲线,起点高度以及终点高度都相同。只考虑重力的情况下,两个质量相同的球同时从起点向下滑落,曲线的球反而先到终点。
这是由于曲线轨道上的球先达到最高速度,而且轨道的大部分区域中曲线轨道上的球速超过直线轨道,尽管曲线轨道长于直线,但平均球速大,所以先到达终点。
最速降线在我们生活中有很多应用。例如我国古建筑中的“大屋顶”,从侧面看上去,“等腰三角形”的两腰不是线段,而是两段最速降线。按照这样的原理设计,在夏日暴雨时,可以使落在屋顶上的雨水,以最快的速度流走,从而对房屋起到保护的作用。