Matematické Fórum

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

#1 23. 03. 2024 14:27

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 23
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Průnik rotačního kužele a roviny

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

 

#2 23. 03. 2024 16:40

surovec
Příspěvky: 1033
Reputace:   24 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ 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

 

#3 23. 03. 2024 17:29

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 23
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ surovec:

To je dobrý nápad, zkusím to.

Offline

 

#4 23. 03. 2024 17:43

check_drummer
Příspěvky: 4939
Reputace:   106 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ 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.


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#5 23. 03. 2024 17:51

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 23
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

Ano, jediný bod a řez ve tvaru elipsy.

Offline

 

#6 23. 03. 2024 18:50

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 23
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

Ten úhel jsem pojmenoval alfa a mám pro něj rovnici
alfa= arctg (v/r) - arcsin ((v*r^2)/(2*a*b*sqrt(r^2+v^2)).
Teď už “jen” zjistit délky poloos a, b elipsy 😉

Offline

 

#7 23. 03. 2024 19:15

Eratosthenes
Příspěvky: 2784
Reputace:   137 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ 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.


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#8 23. 03. 2024 19:54 — Editoval vanok (28. 03. 2024 14:03) Příspěvek uživatele vanok byl skryt uživatelem vanok. Důvod: Uz zbytocne

#9 23. 03. 2024 19:55

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 23
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

Podívám se, co to ta kolineace je.

Offline

 

#10 23. 03. 2024 20:05

surovec
Příspěvky: 1033
Reputace:   24 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ navi53:Myslím, že je to zbytečné. Stačí si situaci načrtnout z bokorysu a hned je vidět, co je hlavní poloosa.

Offline

 

#11 23. 03. 2024 21:49

check_drummer
Příspěvky: 4939
Reputace:   106 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ 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....


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#12 23. 03. 2024 23:31

Eratosthenes
Příspěvky: 2784
Reputace:   137 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ surovec:

To samozřejmě jasné je, ale on nemá ten úhel. Kdyby ho měl, tak je jasná nejenom hlavní poloosa, ale je jasné úplně všechno :-)


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#13 24. 03. 2024 00:02 — Editoval surovec (24. 03. 2024 00:06)

surovec
Příspěvky: 1033
Reputace:   24 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ 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

 

#14 24. 03. 2024 00:22 — Editoval Eratosthenes (24. 03. 2024 00:25)

Eratosthenes
Příspěvky: 2784
Reputace:   137 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ 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...


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#15 24. 03. 2024 07:40

surovec
Příspěvky: 1033
Reputace:   24 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ Eratosthenes:
Taky mi vycházely obludnosti. Pak jsem ale začal důsledně zjednodušovat goniometrické výrazy a ejhle, jednoduchá rovnice, jednoduchý výsledek.

Offline

 

#16 24. 03. 2024 09:59

Eratosthenes
Příspěvky: 2784
Reputace:   137 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ 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...


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#17 24. 03. 2024 10:05 — Editoval Eratosthenes (24. 03. 2024 10:06)

Eratosthenes
Příspěvky: 2784
Reputace:   137 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ 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...


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#18 24. 03. 2024 11:15

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 23
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

Vymyslel jsem to pro vnoučata (rozpůlení kornoutu zmrzliny) a pak zjistil, že to neumím vypočítat :(

Offline

 

#19 24. 03. 2024 18:08

Eratosthenes
Příspěvky: 2784
Reputace:   137 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ 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.


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#20 24. 03. 2024 18:09

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 23
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

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

 

#21 24. 03. 2024 18:55

Eratosthenes
Příspěvky: 2784
Reputace:   137 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ navi53:

:-)  :-)


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#22 24. 03. 2024 20:39

surovec
Příspěvky: 1033
Reputace:   24 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ navi53:
Tak to byla perfektní práce, páč při těchto rozměrech je ideální hodnota 48,1° :-)

Offline

 

#23 24. 03. 2024 21:33 — Editoval Honzc (24. 03. 2024 21:36)

Honzc
Příspěvky: 4596
Reputace:   243 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ surovec:
Mně vychází při použití vztahu [mathjax]\text{tg}\alpha =0.22702\frac{v}{r}[/mathjax], [mathjax]\alpha \approx 47.408^\circ [/mathjax]

Offline

 

#24 24. 03. 2024 22:55

surovec
Příspěvky: 1033
Reputace:   24 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ Honzc:
Asi jsi dosadil jiná čísla (55 a 135).

Offline

 

#25 25. 03. 2024 05:55

Honzc
Příspěvky: 4596
Reputace:   243 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ 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

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson