
- •Треугольник Рёло
- •Свойства
- •Основные геометрические характеристики
- •Построение циркулем
- •Свойства, общие для всех фигур постоянной ширины
- •Экстремальные свойства Наименьшая площадь
- •Наименьший угол
- •Наименьшая центральная симметрия
- •Качение по квадрату
- •Применение Сверление квадратных в сечении к оси фрезы отверстий
- •Двигатель Ванкеля
- •Грейферный механизм
- •Крышки для люков
- •Кулачковый механизм
- •Вариации и обобщения Многоугольник Рёло
- •Трёхмерные аналоги
Наименьший угол
Через каждую вершину треугольника Рёло, в отличие от остальных его граничных точек, проходит не одна опорная прямая, а бесконечное множество опорных прямых. Пересекаясь в вершине, они образуют «пучок». Угол между крайними прямыми этого «пучка» называется углом при вершине. Для фигур постоянной ширины угол при вершинах не может быть меньше 120°. Единственная фигура постоянной ширины, имеющая углы, равные в точности 120° — это треугольник Рёло.
Наименьшая центральная симметрия
Треугольник Рёло и его образ при центральной симметрии относительно своего центра. Наибольшая центрально-симметричная фигура, в нём содержащаяся, и наименьшая центрально-симметричная выпуклая, его содержащая выделены жирной линией
Из
всех фигур постоянной ширины треугольник
Рёло обладает центральной
симметрией в
наименьшей степени. Существует несколько
различных способов дать определение
степени симметричности фигуры. Один из
них — это мера Ковнера — Безиковича.
В общем случае для выпуклой
фигуры {\displaystyle
C}
она равна
{\displaystyle
\sigma (C)={{\mu (A)} \over {\mu (C)}},}где
{\displaystyle
\mu }
—
площадь фигуры, {\displaystyle
A}A —
содержащаяся в {\displaystyle
C}
центрально-симметричная
выпуклая фигура максимальной площади.
Для треугольника Рёло такой фигурой
является шестиугольник с
искривлёнными сторонами, представляющий
собой пересечение этого треугольника
Рёло со своим образом при центральной
симметрии относительно своего центра.
Мера Ковнера — Безиковича для
треугольника Рёло равна
=0,84034.{\displaystyle \sigma
={{6\arccos {\left({{5+{\sqrt {33}}} \over {12}}\right)}+{\sqrt
{3}}-{\sqrt {11}}} \over {\pi -{\sqrt {3}}}}=0{,}84034\ldots }Другой
способ — это мера Эстерманна
,
{\displaystyle
\tau (C)={{\mu (C)} \over {\mu (B)}},}где{\displaystyle
B}B—
содержащая{\displaystyle
C}центрально-симметричная
фигура минимальной площади. Для
треугольника Рёло{\displaystyle
B}B— этоправильный
шестиугольник, поэтому мера
Эстерманна равна
=0,81379.
{\displaystyle \tau ={{\pi -{\sqrt {3}}} \over {\sqrt {3}}}=0{,}81379\ldots }Для центрально-симметричных фигур меры Ковнера — Безиковича и Эстерманна равны единице. Среди фигур постоянной ширины центральной симметрией обладает толькокруг, который (вместе с треугольником Рёло) и ограничивает область возможных значений их симметричности.
Качение по квадрату
Любая фигура постоянной ширины вписана в квадрат со стороной, равной ширине фигуры, причём направление сторон квадрата может быть выбрано произвольно. Треугольник Рёло — не исключение, он вписан в квадрат и может вращаться в нём, постоянно касаясь всех четырёх сторон.
Каждая
вершина треугольника при его вращении
«проходит» почти весь периметр квадрата,
отклоняясь от этой траектории лишь в
углах — там вершина описывает
дугу эллипса.
Центр этого эллипса расположен в
противоположном углу квадрата ,а его
больша́я и малая оси
повёрнуты на угол в 45° относительно
сторон квадрата и равны,{\displaystyle
a\cdot \left({\sqrt {3}}\pm 1\right),}где {\displaystyle
a}a —
ширина треугольника. Каждый из четырёх
эллипсов касается двух смежных сторон
квадрата на расстоянии
{\displaystyle a\cdot
\left(1-{{\sqrt {3}} \over {2}}\right)=a\cdot 0{,}13397\ldots }от
угла.
|
|
Центр
треугольника Рёло при вращении движется
по траектории, составленной из четырёх
одинаковых дуг эллипсов. Центры этих
эллипсов расположены в вершинах квадрата,
а оси повёрнуты на угол в 45° относительно
сторон квадрата и равны
.
{\displaystyle a\cdot \left(1\pm {{1} \over {\sqrt {3}}}\right)}Иногда для механизмов, реализующих на практике такое вращение треугольника, в качестве траектории центра выбирают не склейку из четырёх дуг эллипсов, а близкую к ней окружность.
|
|
Площадь каждого
из четырёх не затронутых вращением
уголков равна
и, вычитая их из площади квадрата, можно
получить площадь фигуры, которую образует
треугольник Рёло при вращении в
нём
{\displaystyle
a^{2}-4\beta =a^{2}\cdot \left(2{\sqrt {3}}+{{\pi } \over
{6}}-3\right)=a^{2}\cdot 0{,}98770\ldots }азница
с площадью квадрата составляет ≈1,2 %,
поэтому на основе треугольника Рёло
создают свёрла,
позволяющие получать почти квадратные
отверстия.