Oloid(中文常譯為單面體或滾動體)是由德國建築師兼數學家保羅·沙茨(Paul Schatz)於 1929 年發現的獨特幾何形狀。 [1, 2]
它是一種特別的三維曲面,其幾何性質與物理特性非常吸引人:
- 構造方式:它是將兩個半徑為 \(r\) 的全等圓形互相垂直放置,並保持圓心距為 \(r\) (使一個圓的圓周恰好通過另一個圓的圓心)所構成的凸包。
- 獨特的滾動:Oloid 沒有尖角,滾動時非常平穩。在滾動一週的過程中,其表面上的每一個點都會依序接觸到地面。
物理調整與技巧
- 維持完美的幾何比例:Oloid 滾動的流暢度與重心高度有關。當兩圓圓心距離設定在半徑的 \(\sqrt{2}\) 倍(約 \(1.4r\))時,滾動會最平穩,動能轉換效率最高。
- 提供微微的斜坡:由於 Oloid 在平面上的前進屬於「搖擺式」的八字形滾動,且重心會輕微起伏。藉助重力與微小的斜坡,可以大幅延伸它的滾動距離。
- 給予均勻的側向推力:推動 Oloid 時,應施予順應其搖擺節奏的力道,避免因施力不均導致其過度偏離軌道而消耗動能。 [1, 2, 3, 4]