國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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二維泡泡

三維泡泡
二維泡泡
泡泡設計公路

 當二個泡泡相遇時,接觸面會形成180度,當三個以上泡泡接觸時則形成120度。 

 兩個泡泡的接觸角度

 

  三個泡泡的接觸角度

  四個泡泡的接觸角度

 

       泡泡膜在三度空間中會形成最小表面積,如果是二維空間(點與點)呢?---泡泡膜會形成最短路徑喔

  先試想:甲、乙、丙與丁四個城市(如右圖),如果想要節省經費,以「最短總路徑」建立公路,使任何二個城市都可以相通,應該如何設計呢?

  下圖三種連接方式都可以使任何二個城市之間都可以相通,但是那一種才有「最短總路徑」呢?

  我們可以利用泡泡膜來解決這個問題。

   
       
       
   
(假設邊長皆為1)

   圖1

            圖2

圖2的第一個圖的總路徑為4,中間圖的總路徑為3,最右圖的總路徑則約為 2.82。

除了上面三個設計,有沒有更短的總路徑呢?我們可以利用泡泡膜來解決這個問題。
       利用泡泡膜可以形成左圖的形狀,總路徑約為2.71。有不少的人行地下道就是採用這種設計,以連接四個路口。 (請注意中央二個連接點的三條線仍然互成120度)      圖3
泡泡實驗驗證>>影片觀賞(5.0M)
如果是五個城市,甚至六個城市,最短路徑又應該如何銜接呢?>>泡泡設計公路