Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.
Nástěnka
❗22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
❗04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
❗23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.
Nejste přihlášen(a). Přihlásit
Dobrý den, pokouším se rozdělit rotační kužel na dvě části o stejném objemu.
Mám takovouto představu: Jde o průnik roviny a tohoto kuželu, řezající rovina prochází kuželem a dotýká se v jednom bodu obvodové kružnice podstavy kuželu. Jinými slovy elipsa, která dělí kužel na horní a dolní část má dolní bod společný s bodem kružnice podstavy kuželu. Uf, asi to lze vyjádřit stručněji.
Jak vypočítat úhlel naklonění této elipsy, aby objemy nad i pod elipsou byly stejné, pokud by byl dán poloměr podstavy kuželu a výška kuželu?
Předem děkuji za radu.
Offline
↑ navi53:
Moc pěkná úloha! Po rozdělení vznikne v horní části kosý kužel s eliptickou podstavou ([mathjax]V=\frac{1}{3}\pi ab v'[/mathjax], kde [mathjax]v'[/mathjax] je výška kosého kuželu), který má mít poloviční objem oproti původnímu rotačnímu kuželu. To je ta základní rovnice. Odvodit poloosy té elipsy je na první pohled vopruz a vypadá to na rovnici nejméně čtvrtého stupně, ale pečlivými úpravami lze dospět ke krásné jednoduché goniometrické rovnici. Mám tu hotové řešení, ale nechci tě ochudit o ty úpravy ;-)
Offline
↑ navi53:
Ahoj, nevím proč na to jdeš tak složitě... Jde-li ti o jakékoli rozdělení toho kužele (předpokládám, že ano, v zadání další podmínky nejsou), tak mě napadá buď triviální řez rovinou, která prochází vrcholem kužele, a je kolmá k podstavě, a nebo řez rovinou, která je rovnoběžná s podstavou a je vedena ve vhodné výšce nd podstavou. Nebo jsem něco přehlédl?
Ale pokud chceš vysloveně, aby řezná rovina měla s podstavou jediný bod, tak je to něco jiného.
Online
↑ navi53:
Ahoj,
jenom nápad: řezná elipsa je obrazem podstavné kružnice ve středové kolineaci mezi rovinou podstavy a rovinou řezu. Takže v nějaké vhodné souřadnicové soustavě napsat rovnici kružnice podstavy, rovnici roviny řezu s nějakým parametrem (třeba tím úhlem) a vygooglovat matici té středové kolineace (mělo by se to dát někde najít). Dostaneš rovnici řezné elipsy v prostoru a máš všechno, co potřebuješ.
Offline
↑ navi53:
Tak jsi měl do zadání napsat, že jediné povolené řešení je právě toto. Vyznelo to tak, že to řešení s elipsou je jediné co tě napadlo....
Online
↑ surovec:
To samozřejmě jasné je, ale on nemá ten úhel. Kdyby ho měl, tak je jasná nejenom hlavní poloosa, ale je jasné úplně všechno :-)
Offline
↑ Eratosthenes:
Ach jo... Samořejmě, že ten úhel (alpha) ještě nemá, ale může POMOCÍ NĚJ VYJÁDŘIT hlavní poloosu. V tu chvíli pak může (opět pomocí hledaného úhlu) vyjádřit vedlejší poloosu. Pak tyto dva výrazy dosadí do rovnice (viz můj první příspěvek), získá rovnici o jedné neznámé (alpha). Rovnice se pak snadno vyřeší. Už je ti to jasné? Jak jsem psal, úlohu mám vyřešenou, vyjde velice jednoduše.
Malá ukázka:
Offline
↑ surovec:
To mě samozřejmě napadlo taky, jenomže mně vycházejí jenom nějaké obludnosti a s tou kolineací to bude ještě horší (už mi to asi nemyslí, uvidím zítra, vlastně dnes :-) Pokud je to tak jednoduché, jak píšeš, tak zbytek už by neměl být velký problém...
Offline
↑ Eratosthenes:
Taky mi vycházely obludnosti. Pak jsem ale začal důsledně zjednodušovat goniometrické výrazy a ejhle, jednoduchá rovnice, jednoduchý výsledek.
Offline
↑ surovec:
Motto (už jsem někde použil, ale hodí se)
A: A je to vyzkoušeno, pane docente?
B: No, vyzkoušeno to není, ale to musí fungovat, pane redaktore, to je fyzika...
V noci mi to nemyslelo. Teď jsem si dal ranní kávičku a docvaklo mi to tak, že je to o průsečíku dvou dvojic přímek v rovině :-) Počítat se mi to nechce, ale to musí fungovat, to je geometrie...
Offline
↑ navi53:
Souhlasím se ↑ surovec: - moc pěkná úloha. Vymyslel jsi ji sám, anebo jsi to někde našel?
Nevím, jak řešil ↑ surovec:, píše, že má vyřešeno, tak na to když tak jděte spolu. Já mám jenom myšlenku (velmi jednoduchoou, nejspíš jinou), v případě potřeby se o ni podělím později...
Offline
↑ surovec:
O přestávce hokeje jsem si trochu započítal a hurá! Poloosa vyšla stejně, takže asi jsem taky na dobré cestě. A žádné obludnosti jsem zatím nezaznamenal :-)
Dopočítám v případě potřeby.
Offline
Tak jsem se “obětoval” a zkusil fyzikální přístup - v Bille koupil zmrzlinový kornout. Samotná oplatka má průměr 48 mm a výšku 115 mm.
V tomto případě zmrzlina přetékala na pr. 55 a výšku 135 mm. Pilkovým nožem jsem to rozřízl a na digitální kuchyňské váze zvážil. Trefil jsem to 1:2, tak jsem přikrojil, hmotnost byla skoro na půl, úhel asi 46°. Jsem zvědav, kolik to vyjde analyticky ;)
Jinak zmrzlina nic moc.
Offline
↑ surovec:
Mně vychází při použití vztahu [mathjax]\text{tg}\alpha =0.22702\frac{v}{r}[/mathjax], [mathjax]\alpha \approx 47.408^\circ [/mathjax]
Offline
↑ surovec:
Ano já jsem bral r=24 a v=115.
Při r=27.5 a v=135 opravdu vychází [mathjax]\alpha \approx 48.1^\circ [/mathjax]
Offline