Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

геометрия модуль 2

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
26.07.2016
Размер:
711.97 Кб
Скачать

Ì2-3

Содержание Модуля ¹2

1. Задание плоскости на комплексном чертеже....................................................

4

2.

Особые линии плоскости..................................................................................................

8

3. Прямая, параллельная плоскости...............................................................................

12

4.

Контрольные вопросы. Тест ¹1 (плоскость).................................................

16

5. Задание поверхности на комплексном чертеже...........................................

17

6.

Задание многогранных поверхностей на чертеже.....................................

21

7.

Задание кривых линейчатых поверхностей на чертеже........................

26

8.

Задание линейчатых поверхностей с плоскостью

 

 

параллелизма (поверхности Каталана) на чертеже.................................

29

9.

Задание поверхностей вращения на чертеже..............................................

32

10. Задание поверхностей вращения второго порядка на чертеже..37

11. Задание поверхностей вращения четвертого порядка (тор)

 

на чертеже............................................................................................................................

41

12. Задание винтовых поверхностей (геликоиды) на чертеже...............

43

13. Контрольные вопросы. Тест ¹2 (поверхность). Ответы

 

на тесты ¹1, 2.................................................................................................................

46

Ì2-4

МОДУЛЬ ¹2

КОМПЛЕКСНЫЙ ЧЕРТ¨Ж ПЛОСКОСТИ

ÈПОВЕРХНОСТИ

Âданном модуле вы познакомитесь с различными видами поверхностей и их модификациями, способами задания их на комплексном чертеже, особенностями построения. Узнаете, что простейшая поверхность - это плоскость.

ЗАДАНИЕ ПЛОСКОСТИ НА КОМПЛЕКСНОМ ЧЕРТЕЖЕ

Поверхность есть то, что имеет только длину и ширину. Евклид "Начала", 4 век до н.э., книга 1, определение 5.

Как вы думаете?

1.Не дана ли в "Началах" трактовка поверхности слишком упрощенно?

2.Какая фигура в современном понимании имеет "только длину и ширину"?

3.Безразмерна ли плоскость, или она имеет границы?

4.Можно ли задать плоскость пространственными линиями?

Плоскость является частным случаем поверхности - это двумерная геометрическая фигура, она имеет только длину и ширину, и не имеет толщины. Обозначается прописными буквами греческого алфавита. Плоскость - это множество точек, но определяется она тремя точками

(напомним, что прямую линию определяют две точки).

 

Плоскость можно задать на чертеже:

 

1. Тремя точками: Σ(À,Â,Ñ)

2. Прямой и точкой, не лежащей на данной прямой: Г(а,В)

À

Â2

à2

Â2

2

Ñ2

 

 

 

 

 

À

Â1

à1

Â1

 

1

Ñ1

 

 

 

 

 

3. Двумя параллельными прямыми; 4. Двумя пересекающимися прямыми; 5. Любой плоской фигурой;

(ñ||à)

à

Φï)

 

Λ(ÀÂÑ)

Â2

ñ2

2

 

 

 

Ñ2

 

ò

 

À

 

 

2

ï2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

ñ

 

 

 

À1

Ñ1

1

à1

 

 

 

 

 

ï1

ò1

 

 

 

 

 

Â1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ì2-5

6. Своей главной проекцией: Ω(Ω1 );

7. Линией наибольшего наклона плоскости Θ(g1 ,g2 ).

 

g2

Ω1

g1

Ðèñ. 2-1

Плоскости бывают общего и частного положения.

 

 

Плоскость

 

Общего положения

 

Частного положения

 

Проецирующие

Плоскости уровня

Горизонтально

Фронтально

Профильно

Горизонтальная Фронтальная Профильная

проецирующая

проецирующая

проецирующая

Ðèñ. 2-2

 

 

 

Если плоскость не перпендикулярна ни одной из плоскостей проекций, то она называется плоскостью общего положения

Примеры чертежа плоскости общего положения см. варианты 1 - 5; 7 (рис. 2-1).

Взаимная принадлежность точки, прямой и плоскости.

Точка принадлежит плоскости, если она принадлежит какой-нибудь

прямой, лежащей в этой плоскости.

Построенние точки в плоскости сводится к двум операциям: построению в плоскости

вспомогательной прямой и построению точки на этой прямой.

 

 

 

à2

b2

 

Задача: Плоскость Σ задана пересекающимися прямыми

 

 

а и b (рис. 2-3). Точка М(М2) принадлежит плоскости.

 

M

Найти М1 .

à2

k2

 

 

 

2

Краткая запись условия задачи:

12

22

 

 

 

 

 

 

Σb), Ì(Ì2) Σ; Ì1 = ?

 

 

 

 

 

Решение: Через точку М2 (ðèñ. 2-4)

 

 

 

 

 

проводим вспомогательную прямую

 

 

 

 

 

k Σ: k2 a2 =12 ; k2 b2 =22 ;

 

k1

2

 

a1

затем находим горизонтальные проекции

 

1

b

1

 

a1

 

точек 1 и 2 по условию принадлежности

 

1

Ðèñ. 2-3

1

 

прямым а и b соответственно; через

 

b1

 

 

 

 

Ðèñ. 2-4

 

 

 

 

 

две точки 11 è 21 проводим прямую k1 è

b2 M2

M1

М2-6 на ней, с помощью линии связи, находим точку М1 . И таких прямых можно провести сколько

угодно, то есть, вариантов решения бесчисленное множество.

Прямая принадлежит плоскости, если она:

1.проходит через две точки плоскости;

2.Проходит через одну точку плоскости и параллельна какой-нибудь прямой, лежащей в этой плоскости.

 

Â2

В предыдущем примере мы рассмотрели, как построить

 

À2

прямую в плоскости по двум точкам. Для второго случая

 

 

плоскость Γ зададим треугольником АВС.

 

 

Ñ2

Задача: Плоскость Γ задана АВС(рис. 2-5).

 

 

Точка М(М1 ) принадлежит Γ. Найти М2 .

 

Â2

 

Ñ1

 

 

Ì1

Ì(Ì1 ) Γ(ÀÂÑ). Ì2

= ?

 

Ì2

 

Решение:

À2

 

À1

k2

Â1

Через точку М1 (ðèñ.2-6)

12

 

 

 

провед¸м прямую k,

 

Ñ2

 

Ðèñ. 2-5

 

 

 

 

параллельную стороне

 

Ñ1

 

 

 

 

 

треугольника АВ. Она пересеч¸т сторону АС в точке 1:

11

k1

Ì1

k1 || A1 B1 ; k1 A1 C1 =11 ; с помощью линии связи найд¸м 12 ,

провед¸м k2 параллельно А2 Â2 и на ней найд¸м точку М2 :

À1

 

Â1

Алгоритмическая запись решения:

 

 

Ðèñ. 2-6

11 A1 C1 12 A2 C2 ; k2 12 , k2 || A2 B2 ; M2 k2 . Как вы думаете?

Сколько решений имеет эта задача?

Плоскости частного положения

Плоскости, параллельные или перпендикулярные одной из плоскостей проекций, называются

плоскостями частного положения.

Имеется две группы таких плоскостей: 1. Проецирующие плоскости; 2. Плоскости уровня.

1. Проецирующие плоскости.

Если плоскость перпендикулярна только одной плоскости проекций, то она называется

проецирующей.

Одна из е¸ проекций вырождается в прямую линию, называемую главной проекцией (см. стр. М1-22) и обладающую собирательными свойствами.

1.1 Горизонтально проецирующая плоскость - это плоскость,

перпендикулярная горизонтальной плоскости проекций: Г|| П1 (рис. 2-7,а - пространственный черт¸ж; рис. 2-7,б - плоский черт¸ж).

Графический признак: Горизонтальная проекция Г1 горизонтально проецирующей плоскости -

прямая линия, не параллельная и не перпендикулярная линиям связи. Это главная проекция .

 

 

Ì2-7

 

Ï2

 

Например:

 

à || Ï1

- горизонтально проецирующая

β

Ã

 

плоскость.

à Ï1

Ã1 - прямая линия, главная

 

β

Ã1

 

проекция.

 

 

 

Ã

β - угол наклона плоскости Г к П2 .

Ðèñ. 2-7á

1

Ï

 

 

 

1

 

 

Ðèñ. 2-7,à

1.2 Фронтально проецирующая плоскость - это плоскость, перпендикулярная фронтальной плоскости проекций: Σ || Ï2 (рис. 2-8,а - пространственный черт¸ж; рис. 2-8,б - плоский черт¸ж)

Графический признак: Фронтальная проекция Σ2 фронтально проецирующей плоскости -

прямая линия, не параллельная и не перпендикулярная линиям связи. Это главная проекция.

Ï2

 

 

 

 

 

M

 

Σ2= à2 = b2 = M2

M2

Σ

 

= à = b = M

2

 

 

α

 

à

 

2

2

2

2

 

 

α Ì

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a1

 

 

 

 

 

a

 

M1

 

 

 

 

 

 

 

b1

 

 

 

 

M1

1

 

 

 

 

 

 

b1

 

 

Ï

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

Ðèñ. 2-8,á

 

 

 

 

 

 

 

Ðèñ. 2-8,à

 

 

 

 

 

 

 

Σ(à||b) || Ï2 - фронтально проецирующая плоскость. Σ Ï2 Σ2

- главная проекция.

α - угол наклона плоскости Σ ê Ï1 . Прямые а и b Σ à2 ,b2 =Σ2 ; Точка М Σ Ì2 = Σ2 .

2. Плоскости уровня (дважды проецирующие).

Если плоскость перпендикулярна одновременно двум плоскостям проекций, а, следовательно, параллельна третьей, то она называется плоскостью уровня.

2.1 Горизонтальная плоскость уровня - это плоскость, параллельная горизонтальной плоскости проекций: ||П1 (рис. 2-9,а - пространственный черт¸ж; рис. 2-9,б - плоский черт¸ж).

 

 

 

 

 

 

À2

2

À2

22

Â2

Ï2

ÏÏ2 } || Ï1 - горизонтальная

 

2

ò

 

 

 

 

Â

3

плоскость уровня.

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò

 

 

2 - главная проекция.

2 À2 À1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

À

 

Â1

ò

ò2 = 2 ;

À

Ðèñ. 2-9,á

 

 

ò1

1

 

 

 

 

 

|| Ï1

|ò1 | - натуральная величина т.

 

 

 

Ðèñ. 2-9,à

À

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

Ï

 

 

 

 

 

Â2

Â1

Ì2-8

Графический признак: Фронтальная проекция 2 горизонтальной плоскости уровня - прямая линия, перпендикулярная линиям связи в системе П2 1 . Это главная проекция.

Так как каждая плоскость уровня параллельна одной из плоскостей проекций, то все плоские фигуры, расположенные на плоскости уровня, проецируются на соответствующую плоскость проекций без искажений.

 

 

2.2 Фронтальная плоскость уровня - это плоскость,

 

параллельная фронтальной плоскости проекций: Ф||П2

(ðèñ. 2-10,à -

 

 

пространственный черт¸ж; рис. 2-10,б - плоский черт¸ж).

 

 

 

Φ2

 

 

 

Плоскость Φ задана

 

 

Â2

Ï

Â2

 

ÀÂÑ,

 

 

Ñ2

Φ - фронтальная плоскость

 

 

Ñ

2

 

 

 

À2

 

 

уровня.

 

À2

 

2

Â

Ô

 

 

 

 

 

Φ Ï1

 

 

 

 

 

À

 

 

 

 

 

 

 

Ñ

Φ Ï } Φ || Ï2 .

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

Ñ

 

À

Ô1

Φ1 - главная проекция.

 

 

 

1

 

Φ1 À2 À1 .

 

À1

Â

1

 

Â1

Ñ1

 

Φ1

 

ÀÂÑ Φ À1 Â1 Ñ1 = Ô1 ;

 

1

 

Ï1

 

 

Ðèñ. 2-10,á

 

Ðèñ.2-10,à

|À2 Â2 Ñ2| - натуральная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

величина АВС.

 

 

 

 

 

Графический признак: Горизонтальная проекция Ф1 фронтальной плоскости уровня -

 

 

 

прямая

линия, перпендикулярная линиям связи в системе П1 2 .

 

 

 

Это - главная проекция.

 

 

 

 

Особые линии плоскости.

Если прямая принадлежит плоскости и занимает в ней какое-то особое положение, то она называется особой линией плоскости.

К ним относятся линии уровня плоскости: горизонталь. фронталь и профильная прямая, а также

линии наибольшего наклона плоскости.

1. Горизонталь плоскости - это прямая, принадлежащая плоскости, и параллельная горизонтальной плоскости проекций (рис. 2-11.2).

h Ã; h || Ï .

 

 

22

2

11

2

hпринадлежккаТак2. ит

1

урнат-альная

 

 

à2

a1

hПроводим1.

иниямрнолдикулясвязи.

a1

тои,оскостплh

камточумдвпокостивплос

(1а,2b).hвеличинаh.

Построить

 

 

b2

- н перпе

 

12

2

2

îäèì íàõ

 

 

Ã(a || b)

12

h

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

21

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

b1

 

 

 

 

 

 

1 b1

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

11

Ðèñ. 2-11.à

 

 

 

Ðèñ. 2-11.á

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ì2-9

Построение горизонтали в плоскости начинают с

фронтальной проекции h2: она всегда

перпендикулярна линиям

связи в системе П2 1 . h1

находят по принадлежности плоскости.

à2 =b2 2

12 =22 =h2

21 b1 a1 h1

Ðèñ. 2-12 11

Если плоскость - фронтально проецирующая, то горизонталь такой плоскости - фронтально проецирующая прямая (рис. 2-12).

Ã(a || b) || Ï2 ; h Ã; h || Ï1 .

Так как плоскость Г - фронтально проецирующая, то единственная прямая в такой плоскости, параллельная плоскости проекций П1 - фронтально проецирующая прямая h || П2 .

2. Фронталь плоскости - это прямая, принадлежащая плоскости,

и параллельная фронтальной плоскости проекций (рис. 2-13.2).

 

fпринадлежакТакк2. ит плоскости, fто

плоскости(1m,2n).

 

 

 

fПроводим1. иниямкулярнолсвязи.

 

 

 

 

 

 

 

 

f2 22

 

â

 

Σ(m n)

n2

22

- перпенди

n2

 

точкам

 

12

 

 

12

 

 

 

 

Построить

 

m2

1

 

m2

 

вумпод

 

f Σ; f || Ï2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

находим

 

 

n1

 

m

n1

 

m

 

 

 

21

1

 

21

1

 

 

 

11

 

11

 

 

 

 

f1

 

f1

 

2

 

 

 

Ðèñ. 2-13.à

 

 

Ðèñ. 2-13.á

 

 

 

Построение фронтали в плоскости начинают с горизонтальной проекции f1 : она всегда перпендикулярна линиям связи в системе П2 1 . f2 находят по принадлежности плоскости. Это - натуральная величина f.

m2 22

n2 12

11 =21 =f1

Если плоскость - горизонтально проецирующая, то фронталь f2 такой плоскости - горизонтально проецирующая

прямая (рис. 2-14).

Σ1= n1 = ò1

Ðèñ. 2-14

Σï) || Ï1 ; f Σ; f || Ï2 .

Так как плоскость Σ - горизонтально проецирующая, то единственная прямая в такой плоскости, параллельная плоскости проекций П2 - горизонтально проецирующая прямая f || П1 .

М2-10 4. Линия наибольшего наклона плоскости - это прямая, принадлежащая

плоскости и перпендикулярная одной из линий уровня плоскости.

С е¸ помощью определяют угол наклона заданной плоскости к одной из плоскостей проекций. Условимся линию наибольшего наклона плоскости к П1 обозначать буквой g, к П2 - буквой е.

Ô

 

 

Линия наибольшего наклона плоскости к

 

 

 

 

À

 

горизонтальной плоскости проекций называется

 

 

линией ската (рис. 2-15). Из физики известно,

 

 

 

g

 

 

что шар, выпущенный из руки в точке А,

 

 

Ï1

покатится в плоскости Ф по линии ската g,

 

 

перпендикулярной т - линии пересечения

 

 

 

m

 

 

плоскостей Ф и П1 .

 

 

 

 

 

Ðèñ. 2-15

Рассмотрим подробно построение этой линии

 

 

 

 

 

 

на конкретном примере.

Задача: Определить угол наклона плоскости Ф к горизонтальной плоскости проекций

(ðèñ. 2-16).

 

1. Пространственная модель.

Ô

 

 

 

Ô

Ï1

g

Ðèñ. 2-16

 

 

m

Мерой двугранного угла является линейный угол.

 

Следовательно, нам нужно определить угол между

 

прямой g, перпендикулярной m (линии пересечения

 

плоскостей Ф и П1 ), и е¸ горизонтальной проекцией g1 (ðèñ. 2-17).

. Однако, в плоских чертежах линии пересечения заданных

плоскостей с плоскостями проекций

 

чаще всего отсутствуют. Поэтому, для построения

 

линии g в плоскости Ф возьм¸м в этой

g

плоскости горизонталь h (рис. 2-18).

Она будет располагаться параллельно m,

 

òàê êàê

 

m = Ô Ï1 , à h || Ï1 .

m

Поскольку g m, а h || m, то g h .

Ðèñ. 2-18

 

α

g1

Ï1

Ðèñ. 2-17

Ô

h

Ï1

Спроецируем h на П1 , получим h1 (ðèñ. 2-19). Òàê êàê h || m, mo h1 || m1 .

Ô

h

g

h1

Ï1

m

Ðèñ. 2-19

Ì2-11

Согласно теореме о проецировании прямого угла (2 свойство ортогонального проецирования), если g h, mo g1 h1 . Проводим g1 (ðèñ. 2-20). Óãîë αмежду g u g1 - есть угол наклона плоскости Ф к П1 . Ô

h

g α

g1 h1 Ï1

m

Ðèñ. 2-20

Таким образом, угол наклона плоскости к горизонтальной плоскости проекций - это угол между горизонтальной проекцией линии ската этой плоскости и е¸ натуральной величиной.

Выполним алгоритмическую запись вышеизложенного: Ф^Ï1 = g^g1; g h g1 h1.

2. Плоский черт¸ж.

Зададим плоскость Ф треугольником АВС (рис. 2-21).

Алгоритм решения задачи:

1.Проводим в плоскости Ф(АВС) горизонталь h(h2,h1 ).

2.Проводим g1 (B1 K1 ) h1 . Находим g2(B2K2) по принадлежности плоскости.

3.Находим натуральную величину g методом прямоугольного треугольника (рис. 2-21).

 

Â2

 

 

 

12

h2

 

Ñ2

12

À2

 

h1

 

À2

 

 

Ñ1

 

 

 

 

 

À1

 

 

 

À1

11

 

 

 

11

 

Â1

Ðèñ. 2-21.1

 

 

 

 

 

Â2

 

 

 

h2

 

Ñ2

12

 

h1

 

À2

Ê1

Ñ

 

g1

 

1

 

 

 

À1

 

 

 

11

Â1

Ðèñ. 2-21.2

 

 

 

 

Â2

 

 

h2

 

Ñ2

g2

 

 

Ê2

h1

Ñ1

Ê1

 

g1

 

 

Â1

Ðèñ. 2-21.3

 

 

 

Â

 

 

 

Ì2-12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Óãîë α между g1

u g - åñòü óãîë

 

 

2

 

 

 

наклона плоскости Ф(АВС) к П1 .

 

 

 

 

 

 

Ñ2

 

 

 

g2

 

 

Полное решение задачи представлено на рис. 2-23.

À

 

 

 

 

 

 

 

Â2

 

 

 

2

Ê2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ñ1

 

 

 

 

h2

 

 

 

 

Ê1

 

 

 

 

12

g2

 

Ñ2

 

À1

g1

α

 

í. â. g

 

À2

 

 

 

 

 

Ê

 

Ê2

h1

 

 

 

 

 

 

 

 

Ñ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ê1

 

 

 

Â1

Ðèñ. 2-22

 

À

g1

 

 

í. â. g

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

α

 

Ê

 

Аналогично можно решить задачу на определение

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

угла наклона плоскости Ф к П2. Для этого в

 

 

 

Â1

Ðèñ. 2-23

 

плоскости Ф нужно взять фронталь, линию наибольшего

 

 

 

 

 

 

наклона плоскости к П2 - е строить перпендикулярно

 

 

 

 

 

фронтали ( е2

f2

å1 ) и находить натуральную величину е на П2 .

 

 

После вышесказанного , рассмотрим задание плоскости с помощью линии ската g (рис.2-24а) и

линии наибольшего наклона плоскости к П2 - е (рис.2-25а). В первом случае

при решении

конкретных задач к линии ската необходимо добавить горизонталь (h2 линиям связи, h1 g1 )

(рис.2-24б); во втором к линии наибольшего наклона е добавляют фронталь (f1 линиям связи,

f2 å2 )(рис. 2-25б). В обоих случаях плоскость получается заданной пересекающимися прямыми.

 

g2

 

g2

h2

 

 

 

e2

f2

 

e2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h1

 

 

 

 

 

 

 

f1

 

g1

 

 

g1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e1

 

 

 

e1

 

 

à)

Ðèñ. 2-24

á)

 

à)

 

Ðèñ. 2-25

á)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прямая, параллельная плоскости.

 

 

 

 

 

 

Прямая параллельна плоскости, если

b

 

 

 

K2

она параллельна какой-нибудь прямой,

à2

 

лежащей в этой плоскости.

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b1

 

m1

 

 

Задача: Через точку К(К2 1 ) провести

a1

 

 

 

 

прямую m(m1 ), параллельную плоскости

 

 

K

 

 

 

 

 

 

1

 

 

Σ(a b) (ðèñ. 2-26).

 

 

 

 

Ðèñ. 2-26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете Геометрия