Doğal düz polimerler

Dünyada yalnızca bir tür şekil varsa, örneğin dikdörtgen gibi bir form ne olurdu? Bazı şeyler hiç değişmez: kapılar, yük römorkları, futbol sahaları - hepsi aynı görünüyor. Peki kapı kolları ne olacak? Biraz garip olurlar. Ve arabaların tekerlekleri? Bu etkisiz olurdu. Ya futbol? Hayal etmek zor. Neyse ki, dünya birçok farklı biçimde doludur. Doğada düzenli polimerler var mı? Evet, bir çokları var.

Bir poligon nedir?

Bir şeklin bir poligon olması için bazı koşullar gereklidir. Birincisi, birçok kenar ve açı olmalı. Buna ek olarak kapalı bir form olmalıdır. Normal bir çokgen, tüm eşit yan ve açılara sahip bir figür. Buna göre, yanlışlıkla biraz deforme olabilirler.

Düzenli poligon türleri

Normal çokgenlerin alabileceği asgari taraf sayısı nedir? Bir satırın birçok tarafı olamaz. İki taraf da bir araya gelip kapalı bir form oluşturamazlar. Ve üç taraf da yapabilir - bu yüzden bir üçgen çıkıyor. Ve normal poligonlardan bahsediyoruz, tüm kenarlar ve açılar eşittir, biz de eşkenar üçgen demek istedik .

Bir taraf daha eklerseniz, bir kare elde edersiniz. Yanların eşit olmadığı bir dikdörtgen normal bir poligon olabilir mi? Hayır, bu şekle dikdörtgen denir. Beşinci tarafı eklerseniz bir beşgen elde edersiniz. Buna göre altıgenler, heptagonlar, sekizgenler ve sonsuzluklar vardır.

Temel geometri

Çokgenler farklıdır: açık, kapalı ve kendinden kesişen. Temel geometride, bir çokgen, kapalı polyline veya kontur formunda doğrusal kesitlerin sonlu zinciri ile sınırlanan bir düzlem figürüdür. Bu bölümler kenarları veya kenarlarıdır ve iki kenarın buluştuğu noktalar tepe noktaları ve köşelerdir. Bir çokgenin iç kısmı bazen bedeni olarak adlandırılır.

Doğada ve insan hayatında polimerler

Pentagonal desenler birçok canlı formda bol bulunurken, mineral dünyası çift, üçlü, dörtlü ve altı katlı simetri tercih ediyor. Altıgen, maksimum yapısal verimlilik sağlayan yoğun bir şekildir. Pentagonal formların neredeyse gerçekleşmediği moleküller ve kristaller alanında çok yaygındır. Steroidler, kolesterol, benzen, vitamin C ve D, aspirin, şeker ve grafit, altı kat simetrinin tüm belirtileri. Dođada dođru çokyaniţ nerede? En ünlü altıgen mimari arılar, eşekarısı ve boynuz tarafından yaratılmıştır.

Her kar kristalinin çekirdeğini altı moleküllü su molekülü oluşturmaktadır. Yani bir kar tanesi çıkıyor. Sineğin kanadı sıkıca doldurulmuş altıgen bir düzen oluşturur. Doğadaki doğru polimerler nedir? Bunlar, su ve elmas kristalleri, bazalt sütunlar, gözdeki epitel hücreleri, bazı bitki hücreleri ve çok daha fazlasıdır. Bu nedenle, hem yaşayan hem de yaşayan olmayan doğa tarafından yaratılan çokyüre, bir kişinin hayatında çok sayıda ve çeşitlilikte bulunur.

Altıgenlerin popülaritesini belirleyen nedir?

Kar taneleri, organik moleküller, kuvars kristalleri ve kolumnar bazaltlar altıgenlerdir. Bunun nedeni doğal simetridir. En çarpıcı örnek, altıik yapılı mekansal kusurları en aza indiren petektir, çünkü tüm yüzey rasyonel olarak tüketilir. Neden aynı hücrelere bölünürler? Arılar, bal depolamak ve yumurtlamak için de dahil olmak üzere kendi ihtiyaçları için onları kullanmak için doğada düzenli polimerler oluştururlar. Neden doğa altıgenleri tercih ediyor? Bu sorunun cevabı ilkokul matematiği tarafından verilebilir.

• Üçgenler. Yaklaşık 7.35 mm'lik bir kenarı olan 428 eşkenar üçgen alın. Toplam uzunluğu 3 * 7.35 mm * 428/2 = 47.2 cm'dir.
• Dikdörtgenler. Bir tarafı 4.84 mm, 428 kareyi, toplam uzunluğu 4 * 4.84 m * 428/2 = 41.4 cm'dir.
• Altıgenler. Ve son olarak, 3 mm'lik bir kenarı olan 428 altıgen alın, toplam uzunluğu 6 * 3 mm * 428/2 = 38.5 cm'dir.

Altıgen galibiyet açıktır. Alanı en aza indirgemeye yardımcı olan bu form, mümkün olduğunca çok sayıda rakamın daha küçük bir alana yerleştirilmesine olanak tanır. Arılar kehribar rengini muhafaza eden hücreler kesin mühendislik harikasıdır, mükemmel altıgen kesitli prizma hücreler dizisi. Wax duvarları çok hassas bir kalınlıkta yapılır, hücreler viskoz bal kaybını önlemek için dikkatli bir şekilde eğilir ve tüm yapı, Dünya'nın manyetik alanına göre hizalanır. Şaşırtıcı bir şekilde, arılar çabalarını koordine ederek aynı anda çalışırlar.

Altıgen neden? Bu basit bir geometri

Aynı şekil ve boyutta hücreleri bir araya toplamak için bütün düzlemi dolduracak şekilde bir araya toplamak isterseniz, eşit taraflı üçgenler, kareler ve altıgenler gibi yalnızca üç normal şekil (tüm kenarlarla aynı açıyla) çalışacaktır. Bunların altıgen hücreleri, aynı alanın üçgenlerine veya karelerine kıyasla duvarın en az toplam uzunluğunu gerektirir.

Bu nedenle, arılar tarafından altıgen seçimi anlamlıdır. Bilim adamı Charles Darwin, on sekizinci yüzyılın başlarında altıgen baloncukların "emeği ve mumu kurtarmak için kesinlikle ideal" olduğunu belirtti. Doğal seleksiyonun, diğer formları oluşturmaktan daha az enerji ve zaman temin etme avantajına sahip olan bu balmumu haznelerini yaratmak için arılara içgüdü verdiğine inanıyordu.

Doğadaki çokyüzlü örnekler

Bazı böceklerin bileşik gözleri, altıgen halinde paketlenir; burada her iki yüz, retinin uzun ince bir hücresine bağlanan bir mercektir. Biyolojik hücrelerin kümeleri tarafından oluşturulan yapılar genellikle bir sabun çözeltisindeki kabarcıklarla aynı kurallarla kontrol edilen şekillere sahiptir. Göz yüzeyinin mikroskobik yapısı en güzel örneklerden biridir. Her faset, dört normal kabarcık kümesi ile aynı şekle sahip dört ışığa duyarlı hücre kümesi içerir.

Bu sabun filmi kurallarını ve kabarcıkların şeklini ne belirler? Doğa arılardan daha tasarruf ile ilgilidir. Kabarcıklar ve sabun filmleri sudan (sabun ilavesiyle) yapılır ve yüzey gerilimi sıvının yüzeyini mümkün olan en küçük alanı verecek şekilde çeker. Bu nedenle düşmeler düştüğünde damlalar küresel olur: Küre, aynı hacimdeki herhangi bir şekilden daha küçük bir yüzey alanına sahiptir. Balmumu tabakasında, aynı nedenden dolayı su damlacıkları küçük boncuklara çekilir.

Bu yüzey gerilimi kabarcık sal ve köpük modelini açıklar. Köpük, en düşük toplam yüzey gerilimi olan ve en küçük duvar alanını sağlayacak bir yapı arar. Sabun filmlerinin geometrisi mekanik kuvvetlerin etkileşimi ile belirlenirse de, köpüğün şeklinin ne olduğunu bize söylemez. Tipik bir köpük farklı şekil ve ebatlarda çokhedral hücreler içerir. Yakından bakarsanız, doğadaki doğru polimerler o kadar doğru değildir. Onların kenarları nadiren mükemmel düz.

Doğru Kabarcıklar

Tüm kabarcıkların aynı boyutta olduğu "ideal" bir köpük oluşturabileceğinizi varsayalım. Kabarcık duvarının toplam alanını olabildiğince küçük kılan, hücrenin mükemmel şekli nedir? Bu uzun yıllar tartışılmış ve uzun bir süre ideal hücre şeklinin kare ve altıgen kenarlı 14 yüzlü çokyüzlü olduğu düşünülüyordu.

1993'te sekiz farklı hücre formunun yinelenen bir grubundan oluşan daha ekonomik, daha az düzenlenmiş yapı bulundu. Bu daha sofistike model Pekin'deki 2008 Olimpiyat Oyunları sırasında yüzme stadyumunun köpüklü tasarımı için ilham kaynağı olarak kullanıldı.

Köpükteki hücrelerin oluşumu için kurallar, canlı hücrelerde gözlemlenen belirli modelleri de kontrol eder. Yalnızca sineklerin kompozit gözleri aynı düzlem kabarcıklarla yüzlerin aynı şekilde altıgen paketlemesini göstermez. Bireysel merceklerin her birinin içindeki ışığa duyarlı hücreler sabun kabarcıkları gibi görünen gruplara da katılırlar.

Doğada çokyürek dünyası

Bitkilerden sıçanlara kadar pek çok farklı organizma hücresi, bu tür mikroskopik yapılara sahip membranlar içerir. Kimse ne için olduklarını bilmiyor, ancak çok yaygın, bu yüzden de yararlı rolleri olduğunu varsaymak adil. Belki de çapraz parazitlerden kaçınarak bir biyokimyasal süreci birbirinden izole eder.

Veya enzimlerin ve diğer aktif moleküllerin gömülebileceği zarların yüzeyinde birçok biyokimyasal süreç oluştuğu için bu, büyük bir çalışma düzlemi yaratmanın etkili bir yoludur. Doğada çokyüzlü fonksiyon ne olursa olsun, karmaşık genetik talimatlar yaratmaya zahmet etmeyin, çünkü fizik yasaları sizin için bunu yapacaktır.

Bazı kelebekler, kitin adı verilen dayanıklı bir maddenin sıralı labirentini içeren kanatlı pullara sahiptir. Normal dalgalar ve diğer yapılardan kanat yüzeyi üzerinde sönen ışık dalgalarının etkisi, bazı dalga boylarının (bazı renklerin) kaybolduğu, diğerlerinin ise birbirlerini güçlendirdiği gerçeğine götürür. Böylece, çokgen yapı, hayvan rengi üretmek için mükemmel bir araç sunar.

Sert minerallerden oluşan düzenli ağlar yapmak için, bazı organizmalar yumuşak bir esnek membran formunu oluşturmakta ve ardından katı maddeyi nüfuz eden ağlardan birinde kristalleştirmektedirler. Deniz faresi olarak bilinen olağandışı bir deniz solucanının kirine dikenleri içindeki içi boş mikroskopik kanalların petek yapılı yapısı, bu saç benzeri yapıları ışığı yönlendirebilen doğal bir optik elyaf haline getirerek aydınlığın yönüne bağlı olarak kırmızıdan mavimsi yeşil renge dönüştürür. Bu renk değişikliği yırtıcıları caydırmak için kullanılabilir.

Doğa daha görünür

Bitki ve hayvan dünyası, canlı doğadaki polhedra örneklerinin yanı sıra taş ve minerallerin cansız dünyasıyla doludur. Tamamıyla evrimsel bir bakış açısıyla, altıgen yapı enerji tüketimini optimize etmede liderdir. Açık avantajlara (alan tasarrufu) ek olarak, çok yüzlü ızgaralar çok sayıda yüz sağlar, bu nedenle komşuların sayısı artar ve bu durum tüm yapı üzerinde olumlu etkiye sahiptir. Bunun sonucunda, bilgilerin daha hızlı yayılması sağlanır. Doğadaki altıgen ve düzensiz yıldız çokgenleri neden bu kadar yaygındır? Muhtemelen, bu yüzden gereklidir. Doğa en iyi biliyor, en iyi biliyor.