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

29 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

30607. Понятие творчества в работах Бахтина 28 KB
  Он утверждал что слово является непосредственным фактом жизнедеятельности то есть слово поступок. По сути это переход от формулы слово и дело к формуле и слово есть дело . Для журналиста это принципиально важно ведь для нас господа слово действительно дело. Бахтин изучал даже не столько само слово сколько границы звучащего слова.
30608. Характеристика творчества в работах Пришвина 38.5 KB
  Всякое живое существо говорит о себе не только словами но и формой своего поведения в жизни никто не безмолвствует. Для каждого своего блина артист должен готовить новую сковороду. Человеком по мнению таких людей можно назвать только того кто смотрит на проходящие волны из глубины своего дня. А живым остается в своей наивной простоте доказывать перед современностью наличие жизненности своего существа.
30609. Бытие, самопознание, творчество 26.81 KB
  категория обозначающая реальность существующую объективно вне и независимо от сознания человека. Эта трансформация выражавшая новый тип отношения человека к природе обусловленного развитием науки техники и материального производства подготовила концепции Б. u которых природа рассматривается вне отношения к ней человека как некоторый механизм действующий сам но себе. созданное деятельностью человека.
30610. Категории творчества в философии Ницше 29.5 KB
  Категории творчества в философии Ницше. Ницше РОЖДЕНИЕ ТРАГЕДИИ ИЗ ДУХА МУЗЫКИПРЕДИСЛОВИЕ К РИХАРДУ ВАГНЕРУ. Творчество по Ницше имеет в основе двойственность аполлонического и дионисического начал также как рождение стоит в зависимости от двойственности полов при непрестанной борьбе и лишь периодически наступающем примирении. В творчестве и творческой личности считает Ницше могут присутствовать либо то либо другое начала либо сочетаться в одном человеке одновременно.
30611. Шопенгауэр о творчестве 29.5 KB
  Интеллект слуга воли. Царство платоновских идей представляет собой высшую объективацию воли. Искусства иерархичны разные степени объективации воли: архитектура тяжесть садоводство и ландшафтный дизайн растительный мир скульптура животные живопись и поэзия чел. Но круче всех музыка она мистическое воплощение самой воли.
30612. Иосиф Бродский о творчестве (воспоминания) 19.1 KB
  Творчество вообще Для Бродского творчество это прежде всего процесс а не результат потому что последний невозможен без первого это он высказывает и в интервью и в речи нобелевского лауреата и в своих эссе например Кошачье мяу. Поэтическое творчество Язык это уникальный инструмент познания. Творчество учит частности человеческого существования. Поэзия не столько форма искусства сколько искусство форма к которой часто прибегает поэзия Творчество Бродского Всё что не относится к творческому процессу семья и...
30613. А. П. Чехов о журналистском творчетсве 28.87 KB
  Чехов о журналистском творчетсве.Первые опыты литературного творчества Чехова в юмористическом духе относятся к гимназическим годам. Чехов в воспоминаниях комунибудь подражая или когонибудь представляя.Так еще в гимназические годы проявляется у Чехова тяга к юмору и желание установить связь с юмористическими журналами.
30614. Сергей Довлатов: ремесло и творчество 44 KB
  Произведения Довлатовапрозаика не издавались в СССР. В Америке проза Довлатова получила широкое признание публиковалась в известнейших американских газетах и журналах. Через пять дней после смерти Довлатова в России была сдана в набор его книга Заповедник ставшая первым значительным произведения писателя изданным на родине.Основные произведения Довлатова: Зона 19641982 Невидимая книга 1978 Соло на ундервуде: Записные книжки 1980 Компромисс 1981 Заповедник 1983 Наши 1983 Марш одиноких 1985 Ремесло 1985 Чемодан...
30615. З. Фрейд: бессознательное и творчество 38 KB
  Если председатель палаты депутатов в первых же своих словах закрывает заседание вместо того чтобы его открыть мы склонны считать это ошибочное действие не лишенным смысла. Особый вид сна сны наяву является сырым материалом для поэтического творчества потому что сны наяву поэт использует в своих новеллах романах пьесах. Гёте на вопрос когда и где появляется национальный классический писатель он отвечает: Когда в образе мысли своих соотечественников он не видит недостатка в величии равно как и в...