Η παραβολή είναι μια τεντωμένη γεωμετρική μορφή σχήματος U. Μπορεί να γίνει με διατομή ενός κώνου. Ο Menaechmus διαπίστωσε ότι η μαθηματική εξίσωση μιας παραβολής αντιπροσωπεύεται ως:
y = x ^ 2
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Οι παραβολές φαίνονται στη φύση ή σε χειροποίητα αντικείμενα. Από τα μονοπάτια των ριγμένων μπέιζμπολ, στα δορυφορικά πιάτα, στα σιντριβάνια, αυτό το γεωμετρικό σχήμα είναι διαδεδομένο και λειτουργεί ακόμη και για την εστίαση του φωτός και των ραδιοκυμάτων.
Καθημερινά Parabolas
Οι παραβολές μπορούν, στην πραγματικότητα, να φαίνονται παντού, στη φύση, καθώς και σε χειροποίητα αντικείμενα. Σκεφτείτε ένα σιντριβάνι. Το νερό που βγήκε στον αέρα από τη βρύση πέφτει πίσω σε ένα παραβολικό μονοπάτι. Μια μπάλα που ρίχνεται στον αέρα ακολουθεί επίσης μια παραβολική πορεία. Το Galileo το είχε αποδείξει αυτό. Επίσης, όποιος κάνει βόλτα με τρενάκι θα είναι εξοικειωμένος με την άνοδο και την πτώση που δημιουργούνται από τις παραβολές της πίστας.
Παραβολές στην Αρχιτεκτονική και Μηχανική
Ακόμη και έργα αρχιτεκτονικής και μηχανικής αποκαλύπτουν τη χρήση παραβολών. Παραβολικά σχήματα φαίνονται στο The Parabola, μια κατασκευή στο Λονδίνο που χτίστηκε το 1962 και διαθέτει μια χαλκοσκεπή με παραβολικές και υπερβολικές γραμμές. Η διάσημη γέφυρα Golden Gate στο Σαν Φρανσίσκο της Καλιφόρνια, έχει παραβολές σε κάθε πλευρά των πλευρικών εκτάσεων ή πύργων της.
Χρήση παραβολικών ανακλαστήρων για εστίαση του φωτός
Οι παραβολές χρησιμοποιούνται επίσης συνήθως όταν το φως πρέπει να εστιαστεί. Με τους αιώνες, οι φάροι υπέστησαν πολλές παραλλαγές και βελτιώσεις στο φως που θα μπορούσαν να εκπέμπουν. Οι επίπεδες επιφάνειες διασκορπίζουν πολύ φως για να είναι χρήσιμες στους ναυτικούς. Οι σφαιρικοί ανακλαστήρες αύξησαν τη φωτεινότητα, αλλά δεν μπορούσαν να δώσουν μια ισχυρή δέσμη. Αλλά η χρήση ανακλαστήρα σε σχήμα παραβόλας βοήθησε να εστιάσει το φως σε μια ακτίνα που θα μπορούσε να φανεί για μεγάλες αποστάσεις. Οι πρώτοι γνωστοί παραβολικοί ανακλαστήρες φάρων αποτέλεσαν τη βάση ενός φάρου στη Σουηδία το 1738. Πολλές διαφορετικές εκδόσεις παραβολικών ανακλαστήρων θα εφαρμοστούν με την πάροδο του χρόνου, με στόχο τη μείωση του σπατάλη φωτός και τη βελτίωση της επιφάνειας της παραβολής. Τελικά, οι γυάλινοι παραβολικοί ανακλαστήρες έγιναν προτιμότεροι και όταν έφτασαν τα ηλεκτρικά φώτα, ο συνδυασμός αποδείχθηκε αποτελεσματικός τρόπος παροχής δέσμης φάρων.
Η ίδια διαδικασία ισχύει και για τους προβολείς. Οι προβολείς αυτοκινήτου από γυαλί με σφραγισμένη δέσμη από τη δεκαετία του 1940 έως τη δεκαετία του 1980 χρησιμοποίησαν παραβολικούς ανακλαστήρες και φακούς από γυαλί για τη συγκέντρωση ακτίνων φωτός από λαμπτήρες, βοηθώντας την ορατότητα της οδήγησης. Αργότερα, πιο αποτελεσματικοί πλαστικοί προβολείς θα μπορούσαν να διαμορφωθούν με τέτοιο τρόπο ώστε να μην απαιτείται φακός. Αυτοί οι πλαστικοί ανακλαστήρες χρησιμοποιούνται συνήθως στους προβολείς σήμερα.
Η χρήση παραβολικών ανακλαστήρων για τη συγκέντρωση φωτός βοηθά τώρα τη βιομηχανία ηλιακής ενέργειας. Τα επίπεδα φωτοβολταϊκά συστήματα απορροφούν το φως του ήλιου και τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, αλλά δεν το συγκεντρώνουν. Ένας καμπύλος φωτοβολταϊκός καθρέφτης, ωστόσο, μπορεί να συγκεντρώσει την ηλιακή ενέργεια πολύ πιο αποτελεσματικά. Τεράστιοι καμπύλοι, καθρέφτες αποτελούν την τεράστια παραβολική εγκατάσταση Gila Bend μέσω της ηλιακής εγκατάστασης, Solana. Το φως του ήλιου εστιάζεται από το παραβολικό σχήμα του καθρέφτη με τέτοιο τρόπο ώστε να παράγει πολύ υψηλή θερμότητα. Αυτό θερμαίνει σωλήνες από συνθετικό λάδι στη γούρνα κάθε καθρέφτη, ο οποίος μπορεί είτε να παράγει ατμό για ισχύ, είτε να αποθηκευτεί σε τεράστιες δεξαμενές λιωμένου αλατιού για να αποθηκεύσει ενέργεια για αργότερα. Το παραβολικό σχήμα αυτών των καθρεπτών επιτρέπει την αποθήκευση και κατασκευή περισσότερης ενέργειας, καθιστώντας τη διαδικασία πιο αποτελεσματική.
Παραβολές στο Spaceflight
Το λαμπερό, τεντωμένο τόξο μιας εκτόξευσης πυραύλων δίνει ίσως το πιο εντυπωσιακό παράδειγμα μιας παραβολής. Όταν ένας πύραυλος, ή άλλο βαλλιστικό αντικείμενο, εκτοξεύεται, ακολουθεί μια παραβολική πορεία ή τροχιά. Αυτή η παραβολική τροχιά χρησιμοποιείται στο διάστημα για δεκαετίες. Στην πραγματικότητα, τα αεροπλάνα μπορούν να δημιουργήσουν περιβάλλοντα μηδενικής και υψηλής βαρύτητας πετώντας σε παραβολές. Τα ειδικά αεροπλάνα πετούν σε μια απότομη γωνία, δίνοντας μια εμπειρία υψηλότερης βαρύτητας και στη συνέχεια πέφτουν σε αυτό που ονομάζεται ελεύθερη πτώση, δίνοντας μια εμπειρία μηδενικής βαρύτητας. Ο πειραματικός δοκιμαστικός πιλότος Chuck Yeager πέρασε από τέτοιες δοκιμές. Αυτό παρείχε τεράστια έρευνα τόσο για τους πιλότους του ανθρώπου όσο και για την ανοχή τους στη διαστημική πτήση και την πτήση σε διάφορες βαρύτητες, για την εκτέλεση πειραμάτων που απαιτούν χαμηλή ή μηδενική βαρύτητα. Τέτοιες παραβολικές πτήσεις εξοικονομούν χρήματα, επειδή δεν χρειάζεται να εκτελούν κάθε πείραμα στον ίδιο τον χώρο.
Άλλες χρήσεις για Parabolas
Σκεφτείτε το δορυφορικό πιάτο. Αυτές οι δομές έχουν παραβολικό σχήμα, επιτρέποντας την αντανάκλαση και την εστίαση των ραδιοκυμάτων.
Με τον ίδιο τρόπο που το φως μπορεί να λυγίσει, τα ηλεκτρόνια μπορούν επίσης να είναι. Ανακαλύφθηκε ότι δέσμες ηλεκτρονίων μπορούν να σταλούν μέσω ολογραφικής μεμβράνης και να καμπυλωθούν γύρω από εμπόδια με παραβολικό τρόπο. Αυτά ονομάζονται Airy δοκάρια, και δεν αναπτύσσονται εξασθενημένα και διαθλασσόμενα. Αυτές οι δέσμες μπορεί να αποδειχθούν χρήσιμες στην απεικόνιση.
Από διαστημικές πτήσεις και προβολείς αυτοκινήτων έως γέφυρες και πάρκα ψυχαγωγίας, οι παραβολές φαίνονται παντού. Η παραβολή δεν είναι μόνο ένα κομψό γεωμετρικό σχήμα, αλλά η λειτουργική του ικανότητα βοηθά την ανθρωπότητα με πολλούς τρόπους.