01 薯片.你究竟是什么形狀

其實在市面上售賣的薯片大約分為兩種形狀，分別以樂事和品客薯片為代表的拋物柱面和馬鞍面。（如下圖）

（左為樂事薯片|右為品客薯片）

對于這二者哪一個更不易碎曾在網絡引起過一番爭執，史稱薯片之爭。

這場爭論的最后到底是哪一方贏了呢？我們來分析一下。

02 神奇的馬鞍面

馬鞍面，又稱雙曲拋物面，以形狀類似馬鞍而名。馬鞍面的構造即由一條凹形拋物線在另一條凸形拋物線上移動而形成。曲面的水平輪廓線為一雙曲線，而垂直于輪廓線則為一拋物線，故有雙曲拋物面之稱。其函數解析式表示為：

（紅白兩條線分別是兩個面的拋物線）

而雙曲拋物面的幾何特點可以將整個曲面看成兩部分，一個是平行于高角點的索，一個是平行于低角點的拱，它們兩者相互的正交而形成空間的受力體系，充分的發揮了拱的受壓性和索的受拉性，即在受外力擠壓時，凹面的拱結構承受壓力，而受外界力的拉扯時，凸面的懸索結構可承受較大拉力，使得這個結構比其他類型結構更加具有良好穩定的特性。

雙曲拋物面形狀也因而形成不了應力線，所以即使薯片出現了裂縫，也不會整片破碎，最多只是邊邊角角磕碰。

03 略遜一籌的拋物柱面

通過仔細觀察上圖兩種不同類型的薯片，你會發現樂事薯片形狀并未采用雙曲拋物面形，而是采用了拋物柱面（如下圖）

其函數解析式為：

其母線平行于Z軸，幾何上的特征使其易于母線處形成應力線，從而碎裂，如果你細心觀察就會發現樂事薯片大多呈對半式碎裂。

04比較之下，勝負已定

由于二者幾何特征上的差異，使得品客薯片相較樂事薯片無法形成應力線，可承受更高程度的擠壓與拉伸作用，故而在薯片之爭中品客薯片完勝。

除了結構更加穩定不易碎，馬鞍形薯片還有另一個優點：在運輸期間更適合堆疊，更能節約空間完美貼合。甚至……

你能用具有雙曲拋物面的薯片搭出一個圓環！(amazing)

05有趣的“薯片建筑”

（左為2012倫敦奧運會室內自行車館，右為加拿大豐業銀行馬鞍體育館）

上圖兩棟建筑是不是像兩片巨大的無比的薯片！這同樣是運用了馬鞍面結構在受到張力及拉力時不易發生形變更加穩定的性能特點，極大程度上提高了支撐系統的受力極限，且工藝簡單、安全可靠，能夠用較少的建筑原料，較短的建筑工期，建出更穩定的建筑。

供稿單位：西南大學科普空間站、重慶物理學會、北碚區科學技術協會

審核專家：張巧明

聲明：除原創內容及特別說明之外，部分圖片來源網絡，非商業用途，僅作為科普傳播素材，版權歸原作者所有，若有侵權，請聯系刪除。

來源: 重慶市科學技術協會

內容資源由項目單位提供