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?
Razvrstajte dana geometrijska tijela u dvije skupine.
S koliko su ploha omeđena dana geometrijska tijela?
Tetraedar | |
Valjak | |
Šesterostrana piramida | |
Stožac | |
Kvadar | |
Kugla | |
Trostrana krnja piramida |
Pogledajte sljedeću animaciju. Uočite koja ravninska krivulja rotira, oko čega rotira i što nastaje tom rotacijom.
Zaključimo!
Oko promjera rotira
Pravokutnik dužine 13cm i širine 4cm rotira oko svoje dulje stranice. Izračunajte oplošje i obujam nastaloga geometrijskog tijela.
Pogledajmo još jedanput što nastaje rotacijom pravokutnika ABCD. Uočite na slici što su stranice pravokutnika u novonastalom valjku pa riješite zadatak.
r=4cm i
h=13cm
O=136πcm2 i
V=208πcm3
Izračunjate oplošje i obujam geometrijskog tijela nastalog rotacijom pravilnog šesterokuta oko njegove stranice
a=4cm.
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.
O=96√3πcm2,V=288πcm3
Os rotacije ne mora biti stranica geometrijskog lika koji rotira.
Jednakokračni pravokutni trokut rotira oko pravca usporednog s jednom katetom duljine 9cm i udaljenog od katete za 3cm. Izračunajte oplošje i obujam nastaloga rotacijskog tijela.
Uočimo dva geometrijska tijela visine 9cm: krnji stožac polumjera 3cm i 12cm te valjak polumjera 3cm.
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√2cm
V=Vks-Vv=837π-81π=756πcm3
O=Pks+Pv+(Bv-Bm)=9√2π(12+3)π+2·3π·9+(144-9)π=(189+135√2)π=9π(21+15√2)cm2≈1193.55cm2
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.
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.
Koje geometrijsko tijelo nastaje rotacijom danog lika oko istaknute osi rotacije?
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.
Nedostaje jedan podatak. Neka je treći vrh koji ne leži na osi rotacije od nje udaljen 4 jed.
O=4π(2√13+5)kv.jed.,V=16πkub.jed.
O=50πkv.jed.,V=2503πkub.jed.
U valjak je upisana pravilna šesterostrana prizma. Odredite omjer površine plašta valjka i prizme.
Pv:Pp=π:3
Na baze jednakostraničnog valjka postavljene su dvije polukugle. Koliko je oplošje toga tijela ako mu je obujam
V=720πcm3?
O=288πcm2
Oko dvije kugle koje se dodiruju izvana opisan je stožac. Obujam jedne kugle osam je puta veći od druge, a polumjer manje kugle iznosi
12cm. Izračunajte površinu plašta i obujam stošca. Skicirajte!
Dakako, do sada spominjana geometrijska tijela nisu jedina tijela koja postoje.
Istražite gdje se koriste bačve (posude za tekućine), a gdje možemo susresti obelisk (egipatski obelisk, mezopotamska umjetnost, u graditeljstvu kao ukrasni dio).