Formula untuk isipadu piramid terpotong biasa. Formula untuk isipadu piramid penuh dan terpotong

• 09.10.2014

  Prapenguat yang ditunjukkan dalam rajah direka bentuk untuk digunakan dengan 4 jenis sumber bunyi, contohnya, mikrofon, pemain CD, radio, dsb. Dalam kes ini, prapenguat mempunyai satu input, yang boleh menukar sensitiviti daripada 50 mV kepada 500 mV. voltan keluaran penguat 1000mV. Dengan menyambungkan sumber isyarat yang berbeza apabila menukar suis SA1, kami akan sentiasa mendapat...

• 20.09.2014

  Bekalan kuasa direka untuk beban 15…20 W. Sumber dibuat mengikut litar penukar frekuensi tinggi denyut kitaran tunggal. Transistor digunakan untuk memasang pengayun sendiri yang beroperasi pada frekuensi 20…40 kHz. Kekerapan dilaraskan oleh kemuatan C5. Elemen VD5, VD6 dan C6 membentuk litar permulaan pengayun. Dalam litar sekunder selepas penerus jambatan terdapat penstabil linear konvensional pada litar mikro, yang membolehkan anda mempunyai ...

• 28.09.2014

  Rajah menunjukkan penjana berdasarkan litar mikro K174XA11, frekuensinya dikawal oleh voltan. Dengan menukar kapasitans C1 daripada 560 kepada 4700 pF, pelbagai frekuensi boleh diperolehi, manakala frekuensi diselaraskan dengan menukar rintangan R4. Jadi, sebagai contoh, penulis mendapati bahawa, dengan C1 = 560pF, frekuensi penjana boleh diubah menggunakan R4 daripada 600Hz kepada 200kHz, ...

• 03.10.2014

  Unit ini direka untuk menguasakan ULF yang berkuasa, ia direka untuk voltan keluaran ±27V dan beban sehingga 3A pada setiap lengan. Bekalan kuasa adalah bipolar, dibuat pada transistor komposit lengkap KT825-KT827. Kedua-dua lengan penstabil dibuat mengikut litar yang sama, tetapi di lengan yang lain (ia tidak ditunjukkan) kekutuban kapasitor ditukar dan transistor jenis yang berbeza digunakan...

Keupayaan untuk mengira isipadu angka spatial adalah penting apabila menyelesaikan beberapa masalah praktikal dalam geometri. Salah satu angka yang paling biasa ialah piramid. Dalam artikel ini kita akan mempertimbangkan kedua-dua piramid penuh dan terpotong.

Piramid sebagai rajah tiga dimensi

Semua orang tahu tentang piramid Mesir, jadi mereka mempunyai idea yang baik tentang jenis angka yang akan kita bicarakan. Walau bagaimanapun, struktur batu Mesir hanyalah kes khas dari kelas piramid yang besar.

Objek geometri yang dipertimbangkan dalam kes umum ialah tapak poligon, setiap bucunya disambungkan ke titik tertentu dalam ruang yang bukan milik satah tapak. Takrifan ini membawa kepada rajah yang terdiri daripada satu n-gon dan n segi tiga.

Mana-mana piramid terdiri daripada n+1 muka, 2*n tepi dan n+1 bucu. Oleh kerana rajah yang dimaksudkan ialah polihedron yang sempurna, bilangan elemen bertanda mematuhi kesamaan Euler:

2*n = (n+1) + (n+1) - 2.

Poligon yang terletak di dasar memberi nama piramid, contohnya, segi tiga, pentagonal, dan sebagainya. Satu set piramid dengan tapak yang berbeza ditunjukkan dalam foto di bawah.

Titik di mana n segi tiga rajah bertemu dipanggil bucu piramid. Jika serenjang diturunkan daripadanya ke pangkalan dan ia bersilang di pusat geometri, maka angka tersebut akan dipanggil garis lurus. Sekiranya syarat ini tidak dipenuhi, maka piramid condong berlaku.

Angka tegak yang tapaknya dibentuk oleh n-gon sama sisi (segiempat sama) dipanggil sekata.

Formula untuk isipadu piramid

Untuk mengira isipadu piramid, kita akan menggunakan kalkulus kamiran. Untuk melakukan ini, kami membahagikan angka itu dengan memotong satah selari dengan pangkalan ke dalam bilangan lapisan nipis yang tidak terhingga. Rajah di bawah menunjukkan piramid segi empat dengan ketinggian h dan panjang sisi L, di mana segiempat menandakan lapisan nipis bahagian itu.

Luas setiap lapisan tersebut boleh dikira menggunakan formula:

A(z) = A 0 *(h-z) 2 /j 2 .

Di sini A 0 ialah luas tapak, z ialah nilai koordinat menegak. Ia boleh dilihat bahawa jika z = 0, maka formula memberikan nilai A 0 .

Untuk mendapatkan formula bagi isipadu piramid, anda harus mengira kamiran ke atas keseluruhan ketinggian rajah, iaitu:

V = ∫ h 0 (A(z)*dz).

Menggantikan pergantungan A(z) dan mengira antiderivatif, kita sampai pada ungkapan:

V = -A 0 *(h-z) 3 /(3*j 2)| h 0 = 1/3*A 0 *h.

Kami telah memperoleh formula untuk isipadu piramid. Untuk mencari nilai V, hanya darabkan ketinggian rajah dengan luas tapak, dan kemudian bahagikan hasilnya dengan tiga.

Ambil perhatian bahawa ungkapan yang terhasil adalah sah untuk mengira isipadu piramid apa-apa jenis. Iaitu, ia boleh condong, dan pangkalannya boleh menjadi n-gon sewenang-wenangnya.

dan isipadunya

Formula am untuk isipadu yang diperolehi dalam perenggan di atas boleh diperhalusi dalam kes piramid dengan tapak biasa. Luas tapak sedemikian dikira menggunakan formula berikut:

A 0 = n/4*L 2 *ctg(pi/n).

Di sini L ialah panjang sisi poligon sekata dengan n bucu. Simbol pi ialah nombor pi.

Menggantikan ungkapan untuk A 0 ke dalam formula am, kita memperoleh isipadu piramid biasa:

V n = 1/3*n/4*L 2 *h*ctg(pi/n) = n/12*L 2 *h*ctg(pi/n).

Sebagai contoh, untuk piramid segi tiga, formula ini menghasilkan ungkapan berikut:

V 3 = 3/12*L 2 *h*ctg(60 o) = √3/12*L 2 *h.

Untuk piramid segi empat biasa, formula isipadu mengambil bentuk:

V 4 = 4/12*L 2 *h*ctg(45 o) = 1/3*L 2 *h.

Menentukan isipadu piramid sekata memerlukan pengetahuan tentang sisi tapaknya dan ketinggian rajah tersebut.

Piramid terpotong

Mari kita anggap bahawa kita mengambil piramid sewenang-wenangnya dan memotong bahagian permukaan sisinya yang mengandungi bucu. Angka yang tinggal dipanggil piramid terpotong. Ia sudah terdiri daripada dua tapak n-gonal dan n trapezoid yang menghubungkannya. Jika satah pemotongan selari dengan tapak rajah, maka piramid terpotong dibentuk dengan tapak selari yang serupa. Iaitu, panjang sisi salah satu daripada mereka boleh diperolehi dengan mendarab panjang yang lain dengan pekali k tertentu.

Rajah di atas menunjukkan satu sekata terpotong. Ia boleh dilihat bahawa tapak atasnya, seperti yang lebih rendah, dibentuk oleh heksagon sekata.

Formula yang boleh diterbitkan menggunakan kalkulus kamiran yang serupa dengan di atas ialah:

V = 1/3*h*(A 0 + A 1 + √(A 0 *A 1)).

Di mana A 0 dan A 1 ialah kawasan tapak bawah (besar) dan atas (kecil). Pembolehubah h menandakan ketinggian piramid terpotong.

Isipadu piramid Cheops

Adalah menarik untuk menyelesaikan masalah menentukan jumlah yang terkandung dalam piramid Mesir terbesar di dalam dirinya.

Pada tahun 1984, ahli Mesir British Mark Lehner dan Jon Goodman telah menubuhkan dimensi tepat piramid Cheops. Ketinggian asalnya ialah 146.50 meter (kini kira-kira 137 meter). Panjang purata setiap empat sisi struktur ialah 230.363 meter. Asas piramid adalah segi empat sama dengan ketepatan yang tinggi.

Mari kita gunakan angka yang diberikan untuk menentukan isipadu gergasi batu ini. Oleh kerana piramid ialah segi empat biasa, maka formula itu sah untuknya:

Menggantikan nombor, kita mendapat:

V 4 = 1/3*(230.363) 2 *146.5 ≈ 2591444 m 3.

Isipadu piramid Cheops adalah hampir 2.6 juta m3. Sebagai perbandingan, kami perhatikan bahawa kolam renang Olimpik mempunyai jumlah 2.5 ribu m 3. Iaitu, untuk mengisi keseluruhan piramid Cheops anda memerlukan lebih daripada 1000 kolam sedemikian!

ialah polihedron yang dibentuk oleh dasar piramid dan bahagian yang selari dengannya. Kita boleh mengatakan bahawa piramid yang dipotong ialah piramid dengan bahagian atasnya dipotong. Angka ini mempunyai banyak sifat unik:

• Muka sisi piramid ialah trapezoid;
• Tepi sisi piramid terpotong biasa adalah sama panjang dan condong ke tapak pada sudut yang sama;
• Tapaknya adalah poligon yang serupa;
• Dalam piramid terpotong biasa, muka adalah trapezoid sama kaki yang sama, yang luasnya sama. Mereka juga cenderung ke pangkalan pada satu sudut.

Formula untuk luas permukaan sisi piramid terpotong ialah jumlah luas sisinya:

Oleh kerana sisi piramid terpenggal ialah trapezoid, untuk mengira parameter anda perlu menggunakan formula kawasan trapezoid. Untuk piramid terpotong biasa, anda boleh menggunakan formula yang berbeza untuk mengira luas. Oleh kerana semua sisi, muka dan sudutnya pada tapak adalah sama, adalah mungkin untuk menggunakan perimeter tapak dan apotema, dan juga memperoleh luas melalui sudut pada tapak.

Jika, mengikut keadaan dalam piramid terpotong biasa, apotema (ketinggian sisi) dan panjang sisi tapak diberi, maka luas itu boleh dikira melalui hasil separuh daripada hasil tambah perimeter bagi asas dan apotema:

Mari kita lihat contoh pengiraan luas permukaan sisi piramid terpotong.
Diberi piramid pentagon biasa. Apothem l= 5 cm, panjang tepi dalam tapak besar ialah a= 6 cm, dan tepi berada di tapak yang lebih kecil b= 4 cm Hitung luas piramid terpotong itu.

Mula-mula, mari kita cari perimeter tapak. Oleh kerana kita diberi piramid segi lima, kita faham bahawa tapaknya adalah pentagon. Ini bermakna tapak mengandungi rajah dengan lima sisi yang sama. Mari cari perimeter tapak yang lebih besar:

Dengan cara yang sama kita dapati perimeter tapak yang lebih kecil:

Sekarang kita boleh mengira luas piramid terpotong biasa. Gantikan data ke dalam formula:

Oleh itu, kami mengira luas piramid terpotong biasa melalui perimeter dan apotema.

Satu lagi cara untuk mengira luas permukaan sisi piramid biasa ialah formula melalui sudut di tapak dan luas tapak ini.

Mari kita lihat contoh pengiraan. Kami ingat bahawa formula ini hanya terpakai kepada piramid terpotong biasa.

Biarkan piramid segi empat biasa diberikan. Tepi tapak bawah ialah a = 6 cm, dan tepi tapak atas ialah b = 4 cm Sudut dihedral pada tapak ialah β = 60°. Cari luas permukaan sisi piramid terpotong biasa.

Pertama, mari kita hitung luas pangkalan. Oleh kerana piramid adalah sekata, semua tepi tapak adalah sama antara satu sama lain. Memandangkan tapak adalah segiempat, kami faham bahawa ia akan diperlukan untuk mengira luas dataran. Ia adalah hasil darab lebar dan panjang, tetapi apabila kuasa dua nilai ini adalah sama. Mari cari luas pangkalan yang lebih besar:


Sekarang kita menggunakan nilai yang ditemui untuk mengira luas permukaan sisi.

Mengetahui beberapa formula mudah, kami dengan mudah mengira luas trapezoid sisi piramid terpotong menggunakan pelbagai nilai.