Řešení a komentáře.
Špatné odpovědi jsou červené, správné odpovědi jsou zelené a podtržené.
61. Pomocí Pappus - Guldinových vět nelze vypočíst objem a povrch :
a)
kužele,
b)
krychle,
c) koule,
d) válce.
Pappus - Guldinovy věty slouží k výpočtu objemu a povrchu rotačně symetrických těles.
Rotačně symetrické těleso je těleso, které vznikne rotací plošného útvaru okolo osy.
objem |
povrch |
|
|
Objem vznikne rotací plochy okolo osy. (Tvořícím útvarem je plocha.) |
Povrch vznikne rotací obvodové čáry okolo osy. (Tvořícím útvarem je obvodová čára.) |
|
|
V je objem tělesa, S je obsah tvořící plochy, xT je souřadnice těžiště tvořící plochy. |
S je plocha povrchu tělesa, l je délka tvořící obvodové čáry, xT je souřadnice těžiště tvořící čáry. |
Pozor ! Označení S a xT znamená v obou případech něco jiného !
a) Kužel výšky h o poloměru podstavy r.
objem |
povrch |
|
|
Objem kužele vznikne rotací trojúhelníku. Tvořícím útvarem je pravoúhlý trojúhelník. |
Plášť kužele vznikne rotací povrchové úsečky. Tvořícím útvarem je povrchová úsečka. (Pláštěm zde myslíme
povrchovou plochu bez podstavy!) |
|
|
|
|
|
Zde S je povrch pláště bez podstavy ! Celkový povrch
včetně podstavy je: kde druhý člen p·r2 je plocha podstavy. |
b) Krychle není rotačně symetrickým tělesem. Její objem ani povrch nelze vypočítat pomocí Pappus - Guldinových vět.
c) Koule o poloměru r.
objem |
povrch |
|
|
Objem koule vznikne rotací půlkruhu. Tvořícím útvarem je půlkruh (plocha). |
Plášť koule vznikne rotací půlkružnice. Tvořícím útvarem je půlkružnice (čára). |
|
|
|
|
d) Válec výšky h o poloměru podstavy r.
objem |
povrch |
|
|
Objem válce vznikne rotací obdélníka. Tvořícím útvarem je obdélník. |
Plášť válce vznikne rotací povrchové úsečky. Tvořícím útvarem je povrchová úsečka. (Pláštěm zde myslíme
povrchovou plochu bez obou podstav !) |
|
|
Výsledný vzorec samozřejmě znamená součin plochy podstavy a výšky. |
Výsledný vzorec samozřejmě znamená součin obvodu podstavy a výšky. |
|
Zde S je povrch pláště bez obou podstav ! Celkový povrch
včetně podstav je: kde druhý člen 2·p·r2 je plocha podstav. |
Poznámka : Ve výkladu
je použita formulace „těleso vznikne rotací ...“.
Tak to samozřejmě
není. Těleso nevznikne rotací.
Těleso vznikne tak, že
ho někdo vyrobí.
Uvedená formulace má
pouze vyjádřit typickou charakteristiku tvaru rotačně symetrického tělesa.