17397

ПОВЕРХНОСТИ И ТЕЛА. Циклические поверхности

Лекция

Математика и математический анализ

ПОВЕРХНОСТИ И ТЕЛА Циклические поверхности Циклические поверхности могут быть образованы движением в пространстве какой либо окружности постоянного или переменного радиуса при перемещении ее центра по криволинейной направляющей а плоскость окружности ост

Русский

2013-07-01

74.5 KB

23 чел.

ПОВЕРХНОСТИ И ТЕЛА

Циклические поверхности

Циклические поверхности,  могут быть образованы движением в пространстве какой - либо  окружности ,  постоянного или переменного радиуса  при перемещении ее центра по криволинейной направляющей , а плоскость окружности остается  перпендикулярной  к этой кривой.

Под  это определение в качестве частного случая  могут подойти уже известные нам как линейчатые поверхности кругового конуса и цилиндра.

Действительно, если направляющая прямая, а окружность постоянного радиуса,

получим цилиндр.

Если направляющая прямая, а окружность монотонно увеличивается (уменьшается) поверхность будет коническая.

Давайте в качестве примера циклической поверхности рассмотрим трубчатую поверхность переменного радиуса.

Для  этой поверхности надо задать во-первых закон направляющей, а во вторых закон изменения радиуса окружности.

Зададим изменение радиуса  R по длине дуги графиком

                  R   

                                           R = f (L )

                      0                                                                       L

              Определитель трубчатой поверхности переменного радиуса будет иметь вид      L ,  R = f (L) .

                                                                       m 2      m 1

                    m (n)

                                                                                                j                                           

                                                 O      

   

                         O n                                             O2      O1

Если радиус постоянный, то поверхность называется просто трубчатой.

Если направляющей будет окружность, то при движении по ней окружности постоянного радиуса получится торовая поверхность.

Более подробно мы остановимся на рассмотрении торовых поверхностей в разделе поверхности вращения.

Давайте приведем еще пример циклической поверхности.

Таким примером может служить поверхность цилиндрической винтовой пружины.

           

                                                                          h            

                                                                                r

                                                         

                                                             R

Подсчитаем число параметров которые задают некоторые частные виды циклических поверхностей.

Для цилиндра  вращения это один параметр - радиус,  для тора это два параметра это радиус окружности направляющей и радиус окружности которая перемещается в плоскости перпендикулярной направляющей, для трубчатой винтовой поверхности (поверхность пружины) это три параметра -

два радиуса (R, r ) и шаг  (h).

               П О В Е Р Х Н О С Т И   В Р А Щ Е Н И Я                   

Поверхности вращения, могут быть образованы движением какой либо линии (образующей) вокруг закрепленной оси. Образующая может быть как плоской так и пространственной кривой.

Для поверхностей вращения закон движения постоянен, но разнообразны формы образующих.

В примере в качестве образующей  примем кривую k состоящую из дуг двух окружностей ( R , r)  , которая вращается вокруг оси  j.

Любая точка кривой  k описывает вокруг оси окружность лежащую в плоскости перпендикулярной оси и с центром принадлежащим оси. Эти окружности называют параллелями поверхности. Наибольшую из параллелей называют экватором, а наименьшую - горлом.

Если плоскость которой рассекают поверхность включает в себя ось, то получаемые кривые называют меридианами. Все меридианы равны между собой.

Образующая k  лежит на одном из меридианов.

Меридиан расположенный во фронтальной плоскости и проектирующийся на фронтальную плоскость в натуральную величину называется главным меридианом.

Для построения главного меридиана образующую k вращают до совпадения с фронтальной плоскостью.

Если необходимо построить горизонтальную проекцию точки М принадлежащей поверхности, то достаточно провести через точку М` параллель m`1.

и найти ее горизонтальную проекцию m 1 на которой будет лежать М .

                                                      j ` ось

                                                                          

                                                                      k`

            параллель (m`1)                           горло(m`2)  экватор (m`3)

                                                                                           

                                 M`

   меридиан                                                главный меридиан

Здесь окружности                                               m 1

концентрические.                                                   m 2   

                                                                     k          m 3

                                 M

                                       j   

где :

m` , m ,     j` , j ,  M`, M,  

k` , k   соответственно, фронтальные и горизонтальные проекции.

К поверхностям вращения относится сфера (тело - шар).

Сфера может быть образована вращением окружности вокруг диаметра.

  m m j m j    C m  j  m i m j .

Проецируется на все плоскости ввиде равных окружностей.

Экватор шара на горизонтальную плоскость проецируется ввиде круга, а на фронтальную плоскость ввиде прямой линии параллельной оси  Х.

                                       А2                                                          А3

                                                            А1

                                                     

Всякое сечение,  параллельное  экватору  будет проецироваться на горизонтальную плоскость проекций ввиде окружности.

Воспользуемся этим для нахождения проекций точки А находящейся на поверхности сферы.

ТОР - поверхность вращения часто встречаемая в деталях машин.

Тор получается вращением окружности вокруг оси, расположенной в плоскости  окружности, но не проходящей через ее центр.

Торовую поверхность вы видите на демонстрируемой модели. Это открытый тор. Окружность при вращении не пресекает ось и такой тор представляет собой кольцо.

Изобразим его основной чертеж.

                     j 2

                                                                       A2

                                             m 2

                                            m 1                 A 1

                             

                     j 1

Запишем формулу этой поверхности

m j m m  Г  j m j  m i m j

Тор бывает закрытым. Это случай когда окружность касается  оси вращения или пересекает ее. Образно эту поверхность можно представить ввиде яблока.

Формула этой поверхности    Ф    m m, j,  m    j m j mi m j.

Произвольная прямая пересекает тор в четырех точках.  В аналитической геометрии доказывается , что тор это алгебраическая поверхность четвертого порядка.

                                                j 2

                                                                   m 2

                                                                          A2

                                                 j 1            m1     A1

  

Коротко остановимся на поверхностях вращения второго порядка.

К ним относится эллипсоид вращения, образующийся вращением эллипса вокруг его оси. В зависимости от того какая ось эллипса выбрана осью вращения получаем сжатый  или вытянутый эллипсоид вращения.

Вы уже освоили построение эллипса по двум заданным осям,  теперь попробуйте изобразить в тетради основной чертеж эллипсоида вращения.

Хочу обратит ваше внимание, что в частном случае эллипс превращается в окружность , а эллипсоид в сферу.

ПАРАБОЛОИД ВРАЩЕНИЯ ОБРАЗУЕТСЯ ВРАЩЕНИЕМ ПАРАБОЛЫ ВОКРУГ ЕЕ ОСИ  ОZ .

                                    j2

                                                A2

                      j1

                                      A1   

ОДНОПОЛОСТНЫЙ ГИПЕРБОЛОИД ВРАЩЕНИЯ  МОЖЕТ БЫТЬ ОБРАЗОВАН ВРАЩЕНИЕМ ГИПЕРБОЛЫ ВОКРУГ ЕЕ МНИМОЙ ОСИ  ОZ.   

                                 10    9         8           7           6        5     4  

                                       11       12           1           2        3

                                                                 7

                                                8                                6

                                 

                                    9                                                      5

                                

                                 10                                                         4       

                                    11                                                    3                

                                             

                                                12                            2    

                                                                1                                                           

ДВУПОЛОСТНЫЙ ГИПЕРБОЛОИД ВРАЩЕНИЯ ОБРАЗУЕТСЯ  ВРАЩЕНИЕМ ГИПЕРБОЛЫ ВОКРУГ ЕЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОЙ ОСИ .

В отличие от однополостного он не является одновременно и линейчатой поверхностью. Он не может быть образован движением прямой.

Комплексный чертеж  двуполостного гиперболоида прошу построить самостоятельно.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2616. Поняття про програму та концепцію психологічного дослідження 57.5 KB
  Поняття про програму та концепцію психологічного дослідження Основні питання  Програма психологічного дослідження  Концепція психологічного дослідження Існування проблеми (проблемної ситуації) є вихідним моментом будь-якого наукового дослі...
2617. Минеральные ресурсы Волгоградской области 54.5 KB
  Минеральные ресурсы Волгоградской области Волгоградская земля содержит огромные запасы ценных ископаемых. В недрах области есть нефть и природный газ, бишофит, поваренные соли, фосфориты и сильвиниты, кварц, песок, известняки и мел, глины, железная...
2618. Физика и физические закономерности 138 KB
  Кольца Ньютона. Радиусы светлых и темных колец. Частым случаем полос равной толщины являются кольца Ньютона, которые наблюдаются в схеме, изображенной на рисунке. Плосковыпуклая линза с большим радиусом кривизны R выпуклой поверхностью лежит на...
2619. Машины и аппараты пищевых производств 1.46 MB
  Приведена подробная методика лабораторных работ, инструкции по использованию лабораторного хлебопекарного оборудования, описание контрольно-измерительных приборов, используемых на кафедре машин и аппаратов химических производств по курсу «Машины и а...
2620. Введение в курс АП и ИВК 446.5 KB
  Назначение и классификация АП. Современное состояние АП и ИВК. Условия эксплуатации АП и ИВК. Основные понятия и структуры приборного комплекса. Современное состояние и перспективы развития приборных комплексов...
2621. Принципы дифференциальной психологии 53.5 KB
  Принципы дифференциальной психологии Любая область знаний, претендующая на независимый статус, строится на основе некоей системы базовых принципов, определяющих суть данного научного направления. Для дифференциальной психологии наиболее существенным...
2622. Сравнительный анализ российского и зарубежного законодательства (на примере США) 70.96 KB
  История формирования системы банкротства до 1991 г. Закон о банкротстве 1992 года. Основные положения закона. Практика применения и недостатки закона. Общие принципы реорганизации (банкротства) США. Сравнительный анализ российского американского законодательства о банкротстве.
2623. Строительные машины и оборудование 147.39 KB
  Тестовые вопросы по дисциплине «Строительные машины и оборудование» для студентов специальности бакалавриата 050729 – «Строительство» Что называют строительной машиной? А) устройство, которое посредством механических движений преобразует размер...
2624. Анализ горимости лесов в Рыбинском лесничестве Ярославской области 1.61 MB
  Рыбинское лесничество Ярославского управления лесами расположено в северо-западной части Ярославской области на территории четырех административных районов: Рыбинского, Большесельского, Тутаевского и Мышкинского...