x
Učitavanje

10.5 Primjena rotacijskih tijela

Europska unija, Zajedno do fondova EU
Sadržaj jedinice
Povećanje slova
Smanjenje slova
Početna veličina slova Početna veličina slova
Visoki kontrast
a Promjena slova
  • Verdana
  • Georgia
  • Dyslexic
  • Početni
Upute za korištenje

Na početku...

Prizma, piramida, valjak, stožac i kugla
Izvor: Pixabay.com

Obla geometrijska tijela su tijela omeđena barem jednom zakrivljenom plohom. Postoje i uglata geometrijska tijela, koja su omeđena mnogokutima. ​

Uglata geometrijska tijela nastaju kao presjeci poluprostora danih ravnina. Kako nastaju obla geometrijska tijela?

Razlikujete li ih? Znadete li s koliko je ploha omeđeno svako geometrijsko tijelo?

Ponovimo

Zadatak 1.

 Razvrstajte dana geometrijska tijela u dvije skupine.

 Valjak

 Obla geometrijska tijela

 Uglata geometrijska tijela

null
null

Zadatak 2.

  1. Dopunite brojčanu vrijednost. Poliedar je geometrijsko tijelo omeđeno s najmanje  plohe.  Oblo geometrijsko tijelo može biti omeđeno s najmanje  plohom.
    null
    null
  2. S koliko su ploha omeđena dana geometrijska tijela?

    Tetraedar
    Valjak
    Šesterostrana piramida
    Stožac
    Kvadar
    Kugla
    Trostrana krnja piramida
    null
    null

Rotacija ravninskih krivulja oko osi

Pogledajte sljedeću animaciju. Uočite koja ravninska krivulja rotira, oko čega rotira i što nastaje tom rotacijom.

Povećaj ili smanji interakciju

Zaključimo!
Oko promjera rotira

 
. Rotacijom nastaje
 
.
Oko jedne  katete  rotira
 
. Rotacijom nastaje
 
.
Oko jedne
 
rotira
 
. Rotacijom nastaje
 
.

valjak
stranice
polukrug
pravokutni trokut
stožac
pravokutnik
kugla

null
null

Zadatak 3.

Rotacijsko tijelo valjak nastalo rotacijom pravokutnika iz zadatka.

Pravokutnik dužine 13 cm i širine 4 cm rotira oko svoje dulje stranice. Izračunajte oplošje i obujam nastaloga geometrijskog tijela.

Pogledajmo još jedanput što nastaje rotacijom pravokutnika A B C D . Uočite na slici što su stranice pravokutnika u novonastalom valjku pa riješite zadatak.

r = 4 cm i h = 13 cm

O = 136 π cm 2 i V = 208 π cm 3


Kutak za znatiželjne

Geometrijsko tijelo nastalo rotacijom pravilnog šesterokuta

Izračunjate oplošje i obujam geometrijskog tijela nastalog rotacijom pravilnog šesterokuta oko njegove stranice a = 4 cm .

Na slici možete vidjeti rotacijsko tijelo nastalo tom rotacijom napravljeno u GeoGebri.

U sljedećoj interakciji istražite novonastalo geometrijsko tijelo. Možete rotirati šesterokut zadanim klizačem te prikazati ili skriti neke dijelove od kojih se sastoji rotacijsko tijelo. Nakon istraživanja, riješite zadatak. Kao pomoć, u interakciji su dane neke veličine. Usporedite ih sa svojim rješenjem.

Povećaj ili smanji interakciju

O = 96 3 π cm 2 , V = 288 π cm 3  


Os rotacije ne mora biti stranica geometrijskog lika koji rotira.

Zadatak 4.

Rotacijsko tijelo nastalo rotacijom pravokutnog trokuta iz zadatka.

Jednakokračni pravokutni trokut rotira oko pravca usporednog s jednom katetom duljine 9 cm i udaljenog od katete za 3 cm . Izračunajte oplošje i obujam nastaloga rotacijskog tijela.

Uočimo dva geometrijska tijela visine 9 cm : krnji stožac polumjera 3 cm i 12 cm te valjak polumjera 3 cm .

Obujam rotacijskog tijela jednak je razlici obujma krnjeg stošca i valjka. Dobiveno rotacijsko tijelo omeđeno je plaštom krnjeg stošca, plaštem valjka te kružnim vijencem.

s = 9 2 cm

V = V k s - V v = 837 π - 81 π = 756 π cm 3

O = P k s + P v + B v - B m = 9 2 π 12 + 3 π + 2 · 3 π · 9 + 144 - 9 π = 189 + 135 2 π = 9 π 21 + 15 2 cm 2 1 193.55 cm 2


Kutak za znatiželjne

Torus
Izvor: hr.wikipedia.org/wiki

Pappus-Guldinova pravila

Guldinova pravila ili Pappusova pravila olakšavaju nam računanje oplošja i obujma nekih tijela nastalih rotacijom. Primjenjuju se pri rotacijama u kojima je cijela ravninska krivulja koju rotiramo s iste strane osi rotacije (ne sijeku se). Os rotacije i krivulja u istoj su ravnini.

Dva su Guldinova pravila, za oplošje i obujam nastaloga rotacijskog tijela. Za račun su potrebne duljina krivulje te udaljenost težišta krivulje od osi rotacije.

  1. Oplošje tijela nastalog rotacijom jednako je umnošku duljine krivulje i opsega kružnice po kojoj se kreće težište krivulje pri toj rotaciji.
  2. Obujam tijela nastalog rotacijom jednak je umnošku površine ravninskog lika i opsega kružnice po kojoj se kreće težište krivulje pri toj rotaciji.

Klasični primjer je računanje oplošja i obujma torusa.

Torus je geometrijsko tijelo dobiveno rotacijom kružnice oko osi koja leži u ravnini kružnice i ne siječe je.

Neka je dana kružnica polumjera r čije je središte od osi rotacije udaljeno za d . Izračunajte oplošje i obujam dobivenog torusa.

Zanimljivost

Paul Guldin

Paul Guldin (1577. 1643.) švicarski je matematičar, isusovac. Objasnio je dva pravila određivanja oplošja i obujma rotacijskih tijela. Pravila je još u 3. st. oblikovao grčki geometar Papp. Zato ih zovemo Pappus-Guldinova pravila.

Torus sa zadanim polumjerom i udaljenosti od osi rotacije

O = 2 r π · 2 d π = 4 r d π 2  

V = r 2 π · 2 d π = 2 r 2 d π 2  


Zadatak 5.

Koje geometrijsko tijelo nastaje rotacijom danog lika oko istaknute osi rotacije?


  1. Jednakokračni trokut stranica 16 i 6 rotira oko visine osnovice.

    null
    null

  2. Pravokutnik stranica 2 i 4 rotira oko osi koja prolazi kroz polovišta kraćih stranica.

    null
    null

  3. Kvadrat stranice 4 rotira oko osi paralelne strani i udaljene od nje 1, odnosno 3.

    null
    null

  4. Tupokutni trokut rotira oko svoje najkraće stranice.

    null
    null

  5. Četvrtina kruga rotira oko svoga polumjera

    null
    null

Praktična vježba

Podijelite se u razredu u pet skupina i rotacijskim tijelima iz 5. zadatka odredite oplošje i obujam. Je li zadano dovoljno podataka za određivanje nepoznatih elemenata rotacijskih tijela?

Oblikujte zadane likove iz kartona ili nekoga drugoga čvrstog materijala te napravite simulaciju nastalog rotacijskog tijela.

  1. O = 144 π kv. jed. , V = 128 π kub. jed.
  2. O = 10 π kv. jed. , V = 4 π kub. jed.
  3. O = 42 π kv. jed. , V = 36 π kub. jed.
  4. Nedostaje jedan podatak. Neka je treći vrh koji ne leži na osi rotacije od nje udaljen 4 jed.

    O = 4 π 2 13 + 5 kv. jed. , V = 16 π kub. jed.

  5. O = 50 π kv. jed. , V = 250 3 π kub. jed.


Tijelo u tijelu

Zadatak 6.

U valjak je upisana pravilna šesterostrana prizma. Odredite omjer površine plašta valjka i prizme.

P v : P p = π : 3   ​


Zadatak 7.

Na baze jednakostraničnog valjka postavljene su dvije polukugle. Koliko je oplošje toga tijela ako mu je obujam  V = 720 π cm 3 ?

O = 288 π cm 2   ​


Zadatak 8.

Oko dvije kugle koje se dodiruju izvana opisan je stožac. Obujam jedne kugle osam je puta veći od druge, a polumjer manje kugle iznosi 12 cm . Izračunajte površinu plašta i obujam stošca. Skicirajte!

Dvije kugle se dodiruju izvana oko kojih je opisan stožac

P = 3 456 π cm 2 , V = 36 864 π cm 3


...i na kraju

Dakako, do sada spominjana geometrijska tijela nisu jedina tijela koja postoje. ​

Povezani sadržaji

Istražite gdje se koriste bačve (posude za tekućine), a gdje možemo susresti obelisk (egipatski obelisk, mezopotamska umjetnost, u graditeljstvu kao ukrasni dio).