No Image

Фигура тор в начертательной геометрии

СОДЕРЖАНИЕ
30 просмотров
10 марта 2020

Когда некоторая ось вращения I является диаметром окружности, то получается шаровая поверхность (рис. 66).

Если положение оси другое, в плоскости окружности получается поверхность, называемая тором (рис. 67).

Когда ось вращения не пересекает окружность (рис. 68), то полученную в этом случае поверхность обычно называются кольцом (или кольцевой поверхностью).

Рассмотрим эти поверхности отдельно.

Для того чтобы построить контур проекции шара, необходимо провести все проецирующие лучи, которые касаются ее поверхности (рис. 69). Эти лучи образуют цилиндр, касающийся шара по большому кругу, плоскость которого Q перпендикулярна проецирующим лучам.

В случае, если плоскость проекции перпендикулярна лучам проекции, проекцией шара будет окружность, которая равна большому кругу шара. В других случаях проекция будет иметь форму эллипса.

Итак, прямоугольная проекция шара – круг, косоугольная проекция – эллипс.

Следовательно, проекции контура шара на горизонтальных, фронтальных и профильных плоскостях всегда являются окружностью.

Шаровую поверхность можно получить вращением окружности около ее диаметра. Пусть ось вращения I является перпендикулярной горизонтальной плоскости и становится одним из диаметров окружности. Окружность будет вращаться около оси I и описывать шаровую поверхность (рис. 66). Точки, которые лежат на этой исходной окружности (А, В, С и D), при вращении ее вокруг оси I также опишут окружности, называемые параллелями. Параллели изображаются без искажения на горизонтальной плоскости, а на фронтальной плоскости – в виде отрезков, равных диаметрам (рис. 70).

Самая большая параллель равна большому кругу шара. Она называется его экватором. Проекции экватора показаны на рисунке 70 штриховой линией.

Разные положения вращающейся вокруг оси I окружности выступают как так называемые меридианы шара. Их изображают на горизонтальной плоскости в форме диаметров окружности, которые представляют собой контуры проекции шара. На фронтальной плоскости все меридианы, кроме двух, изображаются в виде эллипсов. Меридиан, находящийся во фронтальной плоскости, будет изображаться в виде контура на этой проекции и в виде вертикального диаметра на остальных проекциях. Подобным образом изображается меридиан, который расположен в профильной плоскости.

Точки пересечения поверхности шара с осью вращения (Е и F, рис. 65) принято называть полюсами.

Любое из сечений шара плоскостью будет являться окружностью. Она проецируется на данную плоскость проекций без искажения только тогда, когда секущая плоскость параллельна рассматриваемой плоскости горизонтальной проекции. На рисунке 71 показана фронтальная плоскость. Окружность, по которой эта плоскость пересекает поверхность шара, проецируется на фронтальную плоскость без искажения. На горизонтальной и профильной плоскостях эта окружность проектируется в форме отрезков, которые совпадают со следами Ph и Pw и двумя точками контуров горизонтальной и профильной проекций шара, заключенных между ними. Длины отрезков равны диаметру полученной окружности.

На рисунке 70 показаны семь горизонтальных плоскостей, которые пересекают шар по горизонтально расположенным окружностям. Данные окружности проецируются на горизонтальную плоскость в полную величину, а на фронтальную плоскость – в виде отрезков. Одна плоскость проходит через центр шара и делит его на две равные части. Верхняя половина шара является видимой при наблюдении сверху, а точки, находящиеся на нижней, невидимы.

Также проведены шесть окружностей, представляющих собой различные положения вращающейся вокруг оси I окружности; одна из них является сечением шара фронтальной плоскостью. Эта фронтальная плоскость разделяет шар на две половины. Его передняя часть видна на фронтальной проекции. Еще одна окружность получена в результате сечения профильной плоскостью. Она также отделяет видимые точки шара от невидимых на профильной проекции. Остальные четыре окружности являются сечениями шара горизонтально‑проецирующими плоскостями. Все эти четыре окружности имеют горизонтальные проекции в виде отрезков, равных диаметру шара, а фронтальные проекции – в виде эллипсов.

Читайте также:  Можно ли звонить по ватсапу бесплатно

Тор – это поверхность, получаемая в результате вращения окружности около оси, которая лежит в ее плоскости, не проходящей через ее центр.

На рисунке 67 показаны окружность и ось вращения I, пересекающая окружность в двух точках (F и Е).

Если вращать большую часть FABCE окружности, то получается тор, показанный на рисунке 67.

Если вращать меньшую дугу РВЕ окружности, то получается поверхность тора, которая напоминает по форме лимон (рис. 72).

Дуга полуокружности ABC (рис. 74) образует при вращении ту часть поверхности тора, которую принято называть наружной, а две небольшие дуги AF и СЕвнутренней его поверхность.

Точка В при вращении описывает самую большую окружность (ее можно назвать экватором тора). Эта окружность отделяет видимую часть поверхности тора от невидимой, если смотреть на тор сверху. Дуги окружности BAF или BF (рис. 75) описывают при вращении видимые части поверхности, а дуги ВСЕ или BE – невидимые.

При наблюдении тора спереди вся его внутренняя поверхность будет невидимой. Если провести фронтальную плоскость через ось вращения I, то эта плоскость разделит наружную поверхность тора на переднюю видимую и заднюю невидимую.

Рассмотрим образования кольца. В этом случае ось вращения I, несмотря на то что лежит в плоскости исходной окружности, ее не пересекает (рис. 73). Любая горизонтальная плоскость, перпендикулярная оси вращения, даст в сечении две окружности. На рисунке 74 проведена плоскость R, пересекающая кольцевую поверхность по двум окружностям (с радиусаи R и r), т. е. по двум параллелям.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8955 – | 7623 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Тор (тороид) — поверхность вращения, получаемая вращением образующей окружности вокруг оси, лежащей в плоскости этой окружности и не пересекающей её [1] .

Обобщенно, тор — топологическое пространство или гладкое многообразие, эквивалентное такой поверхности.

Иногда не требуют, чтобы ось вращения не пересекала образующую окружность. В таком случае, если ось вращения пересекает образующую окружность (или касается её), то тор называют закрытым, иначе открытым [2] .

Понятие тора определяется и в многомерном случае. Тор является примером коммутативной алгебраической группы и примером группы Ли.

Содержание

История [ править | править код ]

Тороидальная поверхность впервые была рассмотрена древнегреческим математиком Архитом при решении задачи об удвоении куба. Другой древнегреческий математик, Персей, написал книгу о спирических линиях — сечениях тора плоскостью, параллельной его оси.

Ось тора [ править | править код ]

Ось вращения может пересекать окружность, касаться её и располагаться вне окружности. В первых двух случаях тор называется закрытым, в последнем — открытым, или кольцом [2] .

    Изменение расстояния до оси вращения

Окружность, состоящая из центров образующих окружностей, называется направляющей окружностью.

Топологические свойства [ править | править код ]

Тор является поверхностью рода 1 (сфера с одной ручкой). Тор является компактным топологическим пространством.

Уравнения [ править | править код ]

Параметрическое [ править | править код ]

Уравнение тора с расстоянием от центра образующей окружности до оси вращения R и с радиусом образующей окружности r может быть задано параметрически в виде:

Читайте также:  Белый цвет в фотошопе номер

< x ( φ , ψ ) = ( R + r cos ⁡ ψ ) cos ⁡ φ y ( φ , ψ ) = ( R + r cos ⁡ ψ ) sin ⁡ φ z ( φ , ψ ) = r sin ⁡ ψ φ ∈ [ 0 , 2 π ) , ψ ∈ [ − π , π ) <displaystyle left<<eginx(varphi ,psi )=&(R+rcos psi )cos varphi \y(varphi ,psi )=&(R+rcos psi )sin varphi \z(varphi ,psi )=&rsin psi \end>
ight.qquad varphi in [0,2pi ),psi in [-pi ,pi )>

Алгебраическое [ править | править код ]

Непараметрическое уравнение в тех же координатах и с теми же радиусами имеет четвёртую степень:

( x 2 + y 2 + z 2 + R 2 − r 2 ) 2 − 4 R 2 ( x 2 + y 2 ) = 0 <displaystyle left(x^<2>+y^<2>+z^<2>+R^<2>-r^<2>
ight)^<2>-4R^<2>left(x^<2>+y^<2>
ight)=0>

Такая поверхность имеет четвёртый порядок.

Существуют другие поверхности, диффеоморфные тору, имеющие другой порядок.

y 2 = x 3 + x + 1 <displaystyle y^<2>=x^<3>+x+1> , где x, y комплексные числа. Комплексная эллиптическая кривая, кубическая поверхность. < x 2 + y 2 = 1 z 2 + t 2 = 1 <displaystyle left<<eginx^<2>+y^<2>=1\z^<2>+t^<2>=1\end>
ight.> Вложение тора в 4-мерное пространство. Это поверхность 2 порядка. Кривизна этой поверхности равна 0.

Кривизна поверхности [ править | править код ]

Тор в трёхмерном пространстве имеет точки положительной и отрицательной кривизны. У тора, вложенного в четырёхмерное пространство, кривизна во всех точках равна нулю [ источник не указан 1044 дня ] .

В соответствии с теоремой Гаусса-Бонне интеграл кривизны по всей поверхности тора равен нулю.

Ось тора может лежать вне образующей окружности либо касаться её.

    Изменение расстояния до оси вращения

При сечении тора вращения «диагональной» касательной плоскостью, проходящей через центр тора (эта плоскость автоматически получается бикасательной) образуются окружности Вилларсо.

Уравнения

Параметрическое

Уравнение тора с расстоянием от центра образующей окружности до оси вращения R и с радиусом образующей окружности r может быть задано параметрически в виде:

Алгебраическое

Непараметрическое уравнение в тех же координатах и с теми же радиусами имеет четвёртую степень:

В частности, тор является поверхностью четвёртого порядка.

Свойства

  • Площадь поверхности тора как следствие из первой теоремы Гюльдена: .

Объём тела, ограничиваемого тором (полнотория), как следствие из второй теоремы Гульдина: .

  • Тор с вырезанным диском («проколотый») можно вывернуть наизнанку непрерывным образом (топологически, то есть серией диффеоморфизмов). При этом две пересекающиеся перпендикулярно окружности на нём («параллель» и «меридиан») поменяются местами. [1]

  • Два таких «дырявых» тора, сцепленных между собой, можно продеформировать так, чтобы один из торов «проглотил» другой. [2]

  • Минимальное число цветов, необходимое для раскрашивания участков тора так, чтобы соседние были разного цвета, равно 7. См. также Проблема четырёх красок.

Сечения

  • При сечении тора бикасательной плоскостью, получающаяся кривая четвёртого порядка оказывается вырожденной: пересечение является объединением двух окружностей называемых окружностями Вилларсо.
  • В частности открытый тор может быть представлен как поверхность вращения окружности зацепленной за ось вращения
  • Одно из сечений открытого тора — лемниската Бернулли, другие кривые линии являются графическими линиями и называются кривыми Персея[3] (спирическими линиями, сечениями тора плоскостью, параллельной его оси)
  • Некоторые пересечения поверхности тора плоскостью внешне напоминают эллипс (кривую 2-го порядка). Получаемая таким образом кривая выражается алгебраическим уравнением 4-го порядка [4] .
  • История

    Тороидальная поверхность впервые была рассмотрена древнегреческим математиком Архитом при решении задачи об удвоении куба. Другой древнегреческий математик, Персей, написал книгу о спирических линиях — сечениях тора плоскостью, параллельной его оси.

    Вариации и обобщения

    • В топологии тор определяется как произведение двух окружностей ; обобщением этого понятия является -мерный тор

    Литература

    • Савелов А. А. Плоские кривые: Систематика, свойства, применения. М.: Физматгиз, 1960. 293 с. Переиздана в 2002 году, ISBN 5-93972-125-7
    Читайте также:  Разделить на слоги слово крокодил

    См. также

    Примечания

    1. Этапы выворачивания тора были приведены в статье Альберта Такера и Герберта Бейли «Топология» в Scientific American в январе 1950 г.
    2. Подробности приведены в статьей М. Гарднера в Scientific American за март 1977 Другие парадоксы, связанные с торами можно найти в статьях М. Гарднера, опубликованных в Scientific American в декабре 1972 и декабре 1979 гг.
    3. Теоретические основы решения задач по начертательной геометрии: Учебное пособие
    4. Пересечение сферы и тора плоскостью. Пример построения «линии среза» на поверхности комбинированного тела вращения

    Для улучшения этой статьи по математике желательно ? :

    • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

    Wikimedia Foundation . 2010 .

    Смотреть что такое “Тор (поверхность)” в других словарях:

    Тор — Тор: В Викисловаре есть статья «тор» Тор геометрическая фигура, поверхность вращения в форме бублика. Тор в скандинавской мифолог … Википедия

    тор — 1. ТОР, а; м. [от лат. torus вздутие, выпуклость, узел] Матем. Пространственная фигура, имеющая форму баранки или спасательного круга. 2. ТОР, а; м. В скандинавской мифологии: бог грома и молнии, покровитель земледельцев. * * * тор (от лат.… … Энциклопедический словарь

    Поверхность вращения — Поверхность вращения поверхность, образуемая при вращении вокруг прямой (оси поверхности) произвольной линии (прямой, плоской или пространственной кривой). Например, если прямая пересекает ось вращения, то при её вращении получится… … Википедия

    Тор (геометрич. тело) — Тор (от лат. torus вздутие, выпуклость, узел, валик), геометрическое тело, образуемое вращением круга вокруг прямой, лежащей в плоскости этого круга, но не пересекающей его (см. рис.). Приблизительно форму Т. имеет, например, баранка (или… … Большая советская энциклопедия

    ТОР (в геометрии) — ТОР (от лат. torus выпуклость), геометрическое тело, образуемое вращением круга вокруг непересекающей его и лежащей в одной с ним плоскости прямой. Приблизительную форму тора имеет спасательный круг, баранка. Поверхность, ограничивающую тор,… … Энциклопедический словарь

    ТОР — (от лат. torus выпуклость) геометрическое тело, образуемое вращением круга вокруг непересекающей его и лежащей в одной с ним плоскости прямой. Приблизительную форму тора имеет спасательный круг, баранка. Поверхность, ограничивающую тор, иногда… … Большой Энциклопедический словарь

    ПОВЕРХНОСТЬ — (1) граница раздела между двумя контактирующими средами, общая часть двух смежных областей пространства (сред); видимая граница, отделяющая геометрическое (физ.) тело от внешнего пространства или др. среды (тела), которая может быть внешней или… … Большая политехническая энциклопедия

    Тор — I один из главных богов скандинавской мифологии, бог грома, бури и плодородия (у древних германцев континента ему соответствовал Донар). Т. главный защитник богов и людей от великанов и страшных чудовищ. Изображался рыжебородым богатырём … Большая советская энциклопедия

    ТОР — (от лат. torus вздутие, выпуклость, узел) геом. тело, образуемое вращением круга вокруг прямой, лежащей в плоскости этого круга, но не пересекающей его. Приблизительно форму Т. имеет, напр., спасат. круг. Если радиус вращающегося круга равен г… … Большой энциклопедический политехнический словарь

    ТОР — (от лат. torus выпуклость), геом. тело, образуемое вращением круга вокруг не пересекающей его и лежащей в одной с ним плоскости прямой. Приблизительно форму Т. имеют спасат. круг, баранка. Поверхность, ограничивающую Т., иногда также наз. Т … Естествознание. Энциклопедический словарь

    “>

    Комментировать
    30 просмотров
    Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

    Это интересно
    No Image Компьютеры
    0 комментариев
    No Image Компьютеры
    0 комментариев
    No Image Компьютеры
    0 комментариев
    No Image Компьютеры
    0 комментариев
    Adblock detector