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三阶魔方的内部结构

 一兵个人图书馆 2019-05-08

今天小猿老师要向同学们揭秘:魔方是怎样构成的?为什么它能够上下左右的旋转而不会散,它的内部结构是怎样的?

如何拆解魔方?

魔方是由富于弹性的硬塑料制成的6面正方体。核心是一个轴,并由26个小正方体组成。包括中心方块6个,固定不动,边角方块8个可转动。边缘方块12个亦可转动。

物理结构非常巧妙。

魔方不能硬拆,正确的拆法是顶层转动45度,然后把边上那个只有两种颜色的块先抠下来。接下来拆掉魔方就很容易了。

三阶魔方全部拆完之后的样子如下图所示:

内部结构什么样?

在我们国内能见到的大部分魔方都是三阶的,注意看一下,它并不是每一块都是一模 一样的,它共分为三种方块组成:角块、棱块、轴心块。 

角块-有三种颜色,下图是角块,总共有8个,分布在三阶魔方的8个顶点。由于一个角块同时与三个面共面,所以这种块拥有三种颜色。

三个面的中心块颜色决定了一个角块的颜色,例如,白、橙、蓝三个面所交的角块同时拥有白橙蓝三种颜色。

棱块-有两种颜色,下图是棱块,总共有12个,分布在三阶魔方的12条边上。由于一个棱块同时与两个面共面,所以这种块拥有两种颜色。

两个面的中心块颜色决定了一个棱块的颜色,例如,红、绿两个面所交的棱块同时拥有红绿两种颜色。

轴心块-只有一种颜色 轴心块永远只在自己的位置,不会移开的,而角块只会转到八个角的位置,绝对不会转到中心块的位置,同理棱块也不可能转到角的位置去的,只会在那十二个中心位置走。

所以你在扭魔方的时候千万不要再想着把角块转到中心 或是把中间块转到角的位置这种可笑的念头了。

魔方在出售时,小立方体的排列使大立方体的每一面都具有相同的颜色。当大立方体的某一面平动旋转时,其相邻的各面单一颜色便被破坏,而组成新图案立方体。

再转再变化,形成每一面都由不同颜色的小方块拼成。

还是不会拆解?看看下面的视频就明白啦!

虽然视频是英文,但是不用听懂,只要看清楚拆解魔方手法就可以了。

魔方转动原理

魔方每个面纵横都分为三层,每层都可自由转动,通过层的转动改变小方块在立方体上的位置。

各部分之间存在着制约关系,没有两个小块是完全相同的。立方体各个面上有颜色,同一个面的各个方块的颜色相同,面与面之间颜色都不相同。

这种最初状态就是魔方的原始状态。复原魔方就是按照某种规则转动魔方,使其恢复到原始状态。现在我们手里魔方的尺寸已经相当接近于原版了。

大多在55mm至60mm的范围。 

别看三阶魔方就只有这么26块组成,其中6块还是无法转动的,但三阶魔方的变化形态达到了4300亿亿种。因此,随意打乱魔方之后,想要再按照原来的打乱方式复原回去就变得十分困难。

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