【高中组一等奖】圆形的树干
渝北区育仁中学校    陈坤　　

指导教师： 杨凤　　

    我们坐在教室面对的是成堆的书籍和本子，然而这些都是大自然的树木制作而成的。
    在大自然中树都有着笔直的，类似于圆柱的躯干，而且从地向上随着高度的增加树木躯干的直径也逐渐减小。
  那你有没有想过树木为什么是圆柱形的？而不是长方体形的？而且在生活之中也有类似树的圆柱形，比如电杆，马路上的路灯，水管，煤气管道等等，都是成圆柱形状，这些现象中到底隐含着什么秘密呢！　　

  我们不妨来做一个简单的运算，假设有一份材料，形状是长方形，长　4米　，宽　1米　，把这份材料制成立体的容器（容器无盖，底面不用做），我们想三种图形来进行计算：　　

　 　通过上面定量的计算，我们不难发现，所有的容器中只有圆柱体的容积是最大的，我们再回过头来看看圆形的树干，长成圆柱形能够使得表面积更大，也就是说圆柱形的树干会使得树皮的面积更大，根据生物学的相关知识，树皮的作用树枝中导管和筛管的分布数量要比其他形状的多的多，这样，圆形树干输送水分和养料的能力就要大，更有利于树木的生长。

    再者圆形树干有着最大的支撑力，因此可以支撑起果实累累的树冠，为什么它的支撑力是最大的？先前说过圆柱的体积是最大的，因此从物理学的角度来讲，受力的面积越大压强越小，压强越小就越安全，所以说圆柱的支撑力最大。　　

现在回过头来想想生活中常见的水管，煤气管为什么会制成圆柱形，很大程度是为了节约材料，但是仅仅就是为了节约材料吗？应该还有其他的原因，我曾经在一本书上上看到过这样一种说法，拱形的物体更耐压力，我们知道现在的水管和气管很多是埋在地下的，也就是说会长时间受到较大的压力，要是抗压能力差了是肯定不行的，要是把水管做成是长方体形状是什么情况呢？下面我们看两种形状的桥：　　

我们很清楚，肯定是拱形的桥承受压力的能力强一些，因为物体在拱形桥上做的是圆周运动，合理方向向下，必然会导致支持力小于重力，这无疑大大减轻了桥身的负担，像上图中的平架桥，有物体在上面运动时，物体做的是直线运动，重力与桥身收到的压力是相等的。还有一种吊桥更可怕，物体在其上运动时时压力大于重力，这对桥来讲是很大的损害。同样的道理，拱形的设计，也就是把管子设计成圆柱抗压能力也就像拱桥一样，抗压能力会大大增强。由于圆柱有着这些特殊性质，，在抵御自然袭击是时候它就有它的优势了，当吹过大风时，风总会沿着圆的切线方向掠过，树干在单位面积上受到的压力就更小了，因为风会从切向溜走，这和太极拳是一个道理，想必太极拳大家都不陌生吧？太极拳的借力打力就是这样，从力的切向方向来挡住力大大的减少了力的作用效果，因此圆柱在吹大风时所受的力是十分小的，不易被大风吹倒，若是其它的形状难免会被风吹倒，因此圆形的树干起着保护树干的作用。　　

    口说无凭，我们做个小实验，取等高等粗细的圆柱形的硬纸木桶和长方体形的硬纸木桶，向上叠加书本，发现圆柱形上放的书本明显多于长方体形的的木桶，而且在上面叠加相同的书本（不易过重）时用相同的风吹时，发现长方体形的木桶更易倒塌，因此可以说明树干长成圆柱是对其本身有很大的益处。　　

   从上面的实验可以看出，圆柱形的形状能够抗击更大的风力，这主要有两方面的原因，首先，当风作用在圆柱上时，他能从切向把风导走，这就是我们前文中提到太极拳的原理，再者，就算是风力再大，拱形的树干和拱桥一样，能承受更大的大力，反之，要是树长成长方体，当大风吹来时，就和平架桥一样，承受压力的能力相对较差。其实我们也可也用进化论的角度来分析，或许在生物进化的过程中，也有长成其他形状树，但是由于抵抗自然灾害的能力太差，在自然选择是时很快被淘汰，于是剩下圆形的了。　　

由此可见生物总会有着自己的特性，而这一特性就注定了它将有生存下去的能力，本事，圆形的树干正是如此，那是大自然的产物。其实我们也可以反过来想象，人在社会中生活，大环境改变的可能性不是很大，我们想提高自己自己的生存能力，自己反复地调整自己的“形状”，提高自身能力，提高自己在现代社会中的竞争力。
　 　

点评：该同学能够从生活中平常、细小的现象出发，积极运用自己所学知识去分析研究这些现象所蕴含的规律，并由此归纳总结出生活中的“哲学”， 反映出作者有较强的探究意识，勇于思考、善于总结。