W ramach moich średnich zajęć z geometrii lubię przyciągać uczniów, prezentując przykłady ze świata rzeczywistego (zwykle obrazy, które znajduję w Internecie lub zrobiłem samodzielnie) różnych kształtów geometrycznych z prawdziwego życia. Na przykład lekcja na obszarze koła może zaczynać się od zdjęcia ciasta na pizzę lub lekcja na środkowych segmentach trójkątów może zaczynać się od zdjęcia Triforce. Istnieją jednak pewne figury geometryczne, których ciężko było znaleźć ciekawe przykłady z rzeczywistego świata. Te liczby (i wiem, że zapominam o kilku …) to:
- Odcinek koła
- Linia sieczna
- Trapez (równoramienny lub nie)
- Kąt wpisany
- Równoległe linie przecięte poprzecznie
Zastanawiałem się, czy ktoś ma jakiś pomysł na te figury geometryczne o interesujących, przykłady z prawdziwego świata? Myślę też, że byłoby wspaniale, gdyby ludzie znali naprawdę fajne przykłady ze świata rzeczywistego, aby bardziej „standardowe” figury geometryczne zamieściły jako odpowiedzi. Na przykład budynek Dockland w porcie w Hamburgu jest zdumiewająco doskonałym równoległobokiem 🙂 Posiadanie kolekcji byłoby bardzo pomocne dla nauczycieli, ponieważ nie znalazłem lepszego sposób na wprowadzenie moich uczniów w rytm, rozpoczynając zajęcia od krótkiej dyskusji na temat interesującego zdjęcia!
Komentarze
- W przypadku niektórych z nich zacznij od zamknięcia oczu i wyobrażenia sobie, gdzie w życiu widziałeś takie kształty. Mogę sobie wyobrazić opieranie książek na półce z książkami i tory kolejowe przecinające drogę pod kątem dla twojego trapezu i dla równoległych linii przeciętych przez prostopadłą linię. Bez wątpienia przeszukanie bazy danych obrazów przyniesie inne przykłady obecne na świecie. Gerhard ” Możesz zapytać swoich uczniów ” Paseman, 2015.03.05
- Istnieje Pytanie MO dotyczące rzeźb matematycznych . Przeważnie wydają się ozdobne dla obecnego celu, ale niektóre mogą być odpowiednie.
- Czworokąt: tam ' są także latawce (zwykły latawiec). I wklęsłe latawce (również rzeczywiste latawce). Również insygnia Star Trek. Oraz groty strzałek.
Odpowiedź
Trapez
Native architektura peruwiańska w dużym stopniu wykorzystuje trapez dla stabilności podczas trzęsień ziemi. (Hiszpanie uważali, że są prymitywni, ponieważ nie używali łuków … ale większość hiszpańskich budynków zawaliła się lub musiała zostać odbudowana).
Jest to szczególnie widoczne w ich drzwiach i oknach.
okna w Machu Picchu ( hi res )
Inne przykłady z licencjami, których nie chcę osadzać:
- http://russellbevan.photoshelter.com/image/I0000rB5g1TrtY8E
- http://www.travel-images.com/photo/photo-peru194.html
Trapezoidy można również znaleźć w stolarce meblowej, w szczególności w połączeniach na jaskółczy ogon .
Segment koła
Większość łuków architektonicznych jest oparta na segmentach okręgów, szczególnie te w architekturze rzymskiej :
( hi res )
( cześć )
Chińska architektura preferuje łuki segmentowe (które Rzymianie również używali ) zamiast pełnych zaokrąglonych łuków:
( więcej obrazów )
Zobacz także mosty łukowe i sklepienia beczkowe . Jeśli chcesz wytwornego humoru, rozważ także sklepienie krzyżowe (wykonane z okrągłymi, a nie spiczastymi sklepieniami kolebkowymi).
Parabola
Istnieją również Łuki paraboliczne :
Linie równoległe przecięte poprzecznym
Pasy startowe dużych lotnisk. Zazwyczaj mają drogę kołowania równoległą do drogi startowej, a na obszarach wietrznych mają drugą (lub nawet trzecią) parę, aby uniknąć startów / lądowań przy wietrze bocznym. BWI to dobry przykład , ale miałem trudności ze znalezieniem obrazów należących do domeny publicznej.Oto jeden z Zająców O:
Lotnisko zajęcze z USGS ( cześć res )
Komentarze
- To nie jest parabola m̶o̶o̶n̶. To jest odwrócona sieć trakcyjna .
- @IncnisMrsi: która, dach czy łuk? (Ja ' nie radzę sobie z rozróżnianiem ' ich na oku)
- Łuk jest linowy. Dach jest prawdopodobnie paraboliczny, chociaż nie jest wystarczająco wygięty, aby wiarygodnie określić jego matematyczny prototyp (jeśli istnieje).
- @IncnisMrsi: Zastępcze łuki paraboliczne: myarchitecturalvisits .com / 2015/03/19 / … . (znalezione w cs.rutgers.edu/~mcgrew/dimacs/slides/Amadeo_Huylebrouck.pdf , który jest prezentacją na temat montażu łuków architektonicznych)
Odpowiedź
Odpowiedź
Podoba mi się Gateway Arch w St. Louis jako przykład sieci trakcyjnej o wzorze w postaci $ y = A \ cosh (\ frac {CX} {L}) -A $. Więcej informacji na wiki: Gateway Arch: Mathematical Elements.
Komentarze
- Należy wspomnieć, że ' o wiele łatwiej jest znaleźć nieodwrócone sieci, ponieważ linie energetyczne przyjmą taki kształt.
- @Dietrich Epp… ale na krótkich odcinkach między dwoma biegunami ciężko jest odróżnić sieć trakcyjną od paraboli.
Odpowiedz
Kości
Otrzymasz wszystkie bryły platońskie, kilka trapecohedronów i bipiramid oraz tetraheksahedron i rombowy triakontan:
Odpowiedź
Jest uczciwa próba na Hypercube z Grande Arche de la Défense w Paryżu .
Komentarze
- Nie ' nie sądzę, że ” wejście / wyjście ” liczy się jako inny wymiar.
- @PyRulez Czy myślisz, że możesz narysować kostkę na kartce papieru? Prawdopodobnie tak, ponieważ wydajesz się szczęśliwy, że zewnętrzna struktura na tym zdjęciu to sześcian. Jeśli to ' jest w porządku, dlaczego sprzeciwiasz się rzutowaniu czwartego wymiaru na trzy?
- @JessicaB Kiedy rysuję ” cube „, I ' rysuję tylko reprezentację, a nie rzeczywistą kostkę. Podobnie nie ' nie zbudowali rzeczywistego hipersześcianu, tylko reprezentację. Wciąż jest to przedstawienie w prawdziwym życiu, a nie tylko zdjęcie. Powiedzenie, że jest to faktycznie hipersześcian, byłoby jak stwierdzenie, że dwunastościan w filmie to rzeczywisty dwunastościan.
Odpowiedź
A korkociąg (dla helisy ):
Pączek (dla torusa ):
Piłka nożna (dla sferoidy )
Jest jeszcze atomium (dla którego nie jestem pewien, czy istnieje nazwa geometryczna)
wieże chłodnicze (dla hiperboloidy )
i pięciokąt (no cóż, dla pięciokąta ):
Piramida to oczywiście piramida .
Wreszcie, piłka nożna to dwudziestościan obcięty
Komentarze
- I ' d +1, jeśli podałeś przykłady kształtów geometrycznych. (No dobrze, Pentagon jest dość oczywisty). Na przykład wieże chłodnicze to zazwyczaj hiperboloidy .
Odpowiedź
Sześciokąt na północnym biegunie Saturna:
„[regularne kształty] tworzą się w obszarze turbulentnego przepływu między … dwoma różnymi obracającymi się ciałami płynnymi z różne prędkości. „
i zostało to zaproponowane jako wyjaśnienie tego zjawiska.
Nawiasem mówiąc, Ziemia mogłaby łatwo zmieścić się w środku sześciokąt biegunowy.
Dodano ( 23Sep15 ). Artykuł w space.com cytuje nowe i pozornie dokładne wyjaśnienie polarnego sześciokąta Saturna w Astrophysical Journal Letters :
Tutaj przedstawiamy symulacje numeryczne pokazujące, że niestabilności w płytkich dżetach mogą się równoważyć jako meandry bardzo przypominające obserwowaną morfologię i prędkość faz północnego sześciokąta Saturna.
Dodano ( 10Dec16 ). Nowe obrazy zrobione przez Cassini :
Komentarze
- Nawiasem mówiąc, sześciokąt północnego bieguna zmienił kolor w ciągu ostatnich czterech lat! Zobacz space.com , aby zobaczyć kolorowe obrazy Casini.
Odpowiedź
” Turning Torso , „apartamentowiec w Malmö w Szwecji, zaprojektowany przez architekta Santiago Calatrava, przebiegający po spirali. Składa się z „dziewięciu segmentów pięciokondygnacyjnych pięciokątów, które skręcają się względem siebie podczas wznoszenia; najwyższy segment jest obrócony o 90 stopni w prawo w stosunku do parteru”.
Odpowiedź
Kula lub półkula: panteon
Odpowiedź
Inny plakat wspomniał o łukach; Chciałbym dodać łuk gotycki jako przykład okrągłych segmentów. Są to również świetne przykłady łuków. Uważam je za znacznie bardziej interesujące i nie zawsze muszą mieć pokazany tutaj kąt; położenie środka koła może się różnić w zależności od pożądanego „nachylenia” łuku. Istnieją również trzy- i czterośrodkowe łuki. Mogę sobie wyobrazić, że możesz rozróżnić bardziej zaawansowanych uczniów, każąc im spróbować aby dowiedzieć się, jak zaprojektowano bardziej skomplikowane konstrukcje łukowe. Obliczenia związane ze skomplikowanymi konstrukcjami mogą być nieco intensywne, ale zabawne wyzwanie dla uzdolnionego ucznia. Obszar pod jednym z prostszych łuków byłby interesującym problemem bardziej na poziomie większość klasy.
Odpowiedź
Naprawdę świetne odpowiedzi! Właśnie je znalazłem podczas lekcji na temat annuli , pierścieniowe zaćmienie, bardzo piękne! ma też interesującą matematykę, dlaczego słońce nie jest całkowicie zakryte przez księżyc!
Odpowiedź
At Wikipedia: dach siodłowy możesz zobaczyć obrazy dachów, które są paraboloidą hiperboliczną. Ten kształt mogą mieć również inne obiekty „podobne do siodełek” – których główną zaletą (podobnie jak jego kuzyn w hiperboloidzie z jednym arkuszem, tj. Wieżą chłodniczą elektrowni jądrowej) jest to, że można go uformować ze wsporników, które są prostymi liniami siatki. / p>
At Struktura hiperboloidy możesz zobaczyć kilka wież radiowych, które używają jednopłaszczyznowego hiperboloidu jako kształtu.
Komentarze
- Mae West w Monachium to kolejny przykład hiperboloidy.
Odpowiedź
Jako kontrast do sieci trakcyjnej w odpowiedzi Chrisa, możesz pokazać wiszący most, który ma parabolę …
dodano
Zgodnie z LINK krzywa w moście wiszącym jest na ogół łukiem pośrednim między liną nośną a parabolą.
Komentarze
- Parabola to przybliżenie, w którym waga liczba kabli wynosi 0, więc liczy się tylko waga poziomego pomostu. Sieć trakcyjna to ” przybliżenie „, w którym ciężar pomostu wynosi zero, więc liczy się tylko waga kabli. To ostatnie jest absurdalnym przybliżeniem mostu, ale ' jest dokładne dla łańcucha wiszącego samodzielnie.
- P.S. Wiele lat temu, na początku istnienia kalkulatorów kieszonkowych, jedna z odpowiednich firm (zapomniałem, czy to HP czy TI) umieściła w Scientific American dwustronicową reklamę, pokazującą zdjęcie mostu wiszącego pod równaniem sieci trakcyjnej.
- Czy waga kabli pionowych również musi wynosić 0, aby był jednym z tych?
- Zobacz LINK w dodanym komentarzu. Masa kabli zero – > parabola; masa podłogi mostu zero – > sieć trakcyjna.
- @GeraldEdgar Moje pytanie dotyczy pionowych kabli o znacznej masie. Główny kabel sam powinien być linią nośną – jeśli wyższe jego części mają zwisające z niego dłuższe pionowe kable niż krótsze, powinien oczywiście być inny.
Odpowiedź
Kaustyka (cata) to obwiednia linii odzwierciedlonych na krzywej. Substancja żrąca utworzona przez równoległe linie odbijające się w półkolu jest kardioidalna, taką jak widać na dole tego kubka do kawy MSE .
Inne koperty obejmują ewolucje. Ewolucja to obwiednia normalnych linii do danej krzywej; dana krzywa jest ewolwentą ewoluty.
Słynny ewolwenta jest cykloidą, która jest ewolwentą samą w sobie (a zatem również ewolucją samej siebie). Ponieważ cykloida jest tautochronem , Huygens użył go do zaprojektowania zegara (po lewej, rys. II), który wykonał Coster (po prawej):
Ewolwenta koła (mniejsze) może być używana do projektowania zębów koła zębatego które staczają się bez poślizgu (minimalizując w ten sposób nagrzewanie się z powodu tarcia):
Odpowiedź
(Zainspirowany komentarzem Gerharda) Trapez :
(Zdjęcie z Parth Chandran @ emaze.com .)
Komentarze
- Można również traktuj cały kształt jako ścięty kwadrat piramidy.
Odpowiedź
Kamienne kule (lub kamienne kule) Kostaryki to asortyment ponad trzystu petrosfer w Kostaryce, położonych w delcie Diquís i na Isla del Caño. Lokalnie znane są jako Las Bolas (dosłownie The Balls). Sfery są powszechnie przypisywane wymarłej kulturze Diquís i czasami nazywane są Sferami Diquís.
Wykopaliska archeologiczne Palmar Sur to seria wykopalisk na stanowisku znajdującym się w południowej części Kostaryki, znanej jako Delta Diquís. Wykopaliska koncentrowały się na miejscu znanym jako „Farma 6”, pochodzącym z okresu Aguas Buenas (300–800 n.e.) i okresu Chiriquí (800–1550 ne).
Są prawie idealnie okrągłe, rozwinięte przez kulturę bez żadnej wiedzy o geometrii?
Odpowiedź
W przypadku superelipsy jednym przykładem może być fontanna w Sergels torg w Sztokholmie w Szwecji.
Dla okrągłego segmentu , jednym z przykładów może być przekrój poprzeczny cieczy w poziomym zbiornik cylindra okrągłego osi. (Kolejne zdjęcie jest tutaj .)
Komentarze
- Podobny kształt super jajka jest również dość interesujący: pl .wikipedia.org / wiki / Superegg
Odpowiedź
Tak zwane struktury rozciągane w architekturach to w rzeczywistości minimalne powierzchnie . Popularne przykłady to
- Olympiastadium w Monachium: lub
- dawna Millenium Dome w Londynie:
Odpowiedź
Elipsa jako sekcja cylindryczna: górna powierzchnia Planetariun Tycho Brahe , Kopenhaga, Dania.
Sam budynek jest segmentem cylindrycznym .
Odpowiedź
Stacja kolejowa Reggio Emilia Calatrava opiera się na kilku bardzo interesujących wzorach geometrycznych, budując pary sinusoid w fazie i poza fazą
Odpowiedź
Mito Art Tower składa się z 28 $ przystających, ułożonych w stos regularnych czworościanów, każdy o długości krawędzi około 10 $ rozpiętość> m. Jest w Mito, Ibaraki, Japonia. Architekt: Arata Isozaki.
Lewy obraz z [www.panoramio.com] (http://www.panoramio.com/).
Właściwa postać od Elgersma & Wagon. „Quadrahelix: prawie idealna pętla czworościanów”. 2016. [streszczenie arXiv] (https://arxiv.org/abs/1610.00280).
Znana jako helisa Boerdjika-Coxetera .
Odpowiedź
Wieże ciśnień:
Forma wynika z potrzeby (w przybliżeniu) utrzymywania stałej presji.
Odpowiedź
Puerta de Europa (Brama Europy) w Madrycie składa się z dwóch pryzmatów podłogowych o wartości 26 $ nachylonych $ 15 ^ \ circ $:
(Zdjęcie z archiseek.com .)
Zaprojektowany przez architektów Philipa Johnsona i Johna Burgee.
Odpowiedź
Wspomniano o minimalnych powierzchniach. Innym przykładem minimalnych powierzchni są bańki mydlane:
Komentarze
- Czy wypukła powierzchnia jest minimalna? RoTFL. Można nie mieć rozsądnego pojęcia na temat fizyki membrany z pewnym nadciśnieniem (taka bańka mydlana), aby twierdzić, że jest minimalna.
- @Incnis Mrsi: Wikipedia tutaj: en.wikipedia.org/wiki/Soap_bubble wydaje się nie zgadzać. Minimalizowana jest ilość.
- Wikipedia ma wielu znających się na rzeczy ludzi, ale jest również znana z głęboko zakorzenionej kultury nieodpowiedzialności. Tutaj możesz przeczytać, jak pewien William M. Connolley wskazał na błąd w 2007 r., chociaż lokalni niekompetentni autorzy tekstów zignorowali lub próbowali podważyć jego krytykę. Znajdź w pobliżu studenta fizyki i zapytaj go / ją. Minimalna powierzchnia z definicji minimalizuje powierzchnię (lokalnie), a nie objętość.
- Bańka mydlana minimalizuje obszar podana zamknięta objętość i nie są powierzchniami minimalnymi (ale mają stałą, nie zerowa średnia krzywizna). Mydlane folie (lokalnie) minimalizują obszar ze względu na ich granice, ale zwykle nie są uważane za minimalne powierzchnie ze względu na ich osobliwości. Na koniec uważaj, że w matematyce istnieje subtelna różnica między minimalnymi powierzchniami a powierzchniami minimalizującymi obszar (to pierwsze jest pojęciem bardziej ogólnym).
Odpowiedź
Spiral = muszla ślimaka.
Broccoli = fraktal
-lub- broccoli = drzewo decyzyjne (ale drzewo może być również drzewem decyzyjnym). Zwróć uwagę, że w marynarce wojennej slangiem określającym brokuły jest „drzewa” (jak suwaki w przypadku burgerów).
Wirnik silnika Wankla ma podobny kształt trójkąta krzywej y do krytykowanej monety powyżej.
Siodło = siodło ( 3. semestr calc)
Uchwyt wiertarski = stożek ścięty (również niektóre elementy wewnętrzne mechanizmu różnicowego w samochodach)
„Stadiony” dla trapezowych cylindrycznych powłok (problemy z obliczeniem objętości obrotu)
Wiele innych fajnych kształtów kół zębatych (śruba napędowa do statku, krzywki pompy, wałek rozrządu, separatory jodełkowe w kotłach, trójikonowa wiertarka obrotowa kawałek). Nie jestem w 100% pewien, co one wszystkie odpowiadają matematycznemu określeniu, ale zdecydowanie angażują się w zastanawianie się nad kształtem, aby funkcjonować.
Komentarze
- Romanesco brocolli może być bardziej oszałamiającym przykładem fraktala: en.wiktionary.org / wiki / Romanesco # / media / …
Odpowiedź
” Zauważyłem, że uczniowie nie rozumieją obrazu, który jest wywoływany, gdy dzwonię do $ z = x ^ 2-y ^ 2 $ tradycyjną nazwą „siodło”, ale wszystkie bardzo jasno wskazują, jak wygląda chipsy ziemniaczane Pringles.
Komentarze
- Nie przegap okazji, aby porównać to z (puk -off) Stax chip firmy Lays, który jest czymś w rodzaju cylindra parabolicznego.
Odpowiedź
Niezłe wyzwanie dla klasy rachunku różniczkowego z odrobiną fizyki: jeśli cząstki są wyrzucane ze wspólnego punktu we wszystkich kierunkach z tą samą prędkością, to spadnie swobodnie, kształt, który będą zamiatać, jest parabolą . (Oczywiście trajektoria każdej cząstki jest również parabolą, to „prostszy fakt). Czwarty lipca może zasugerować kilka przykładów:
Kiedy byłem w liceum, zobaczyłem deskę do krojenia leżącą na kącie w zlewie, a woda wylewała się z kranu na jej punkt. Woda spryskała tworząc paraboliczny łuk. Zastanawiam się, czy rzeczywiście mógłbyś wnieść coś takiego do klasy i prześledzić krawędź wody?
Komentarze
- Zobacz też Paraboliczna obwiednia fajerwerków , zwłaszcza Andrey Rekalo ' uwagi historyczne : ” Torricelli … ukuł termin „parabola bezpieczeństwa '. ”
Odpowiedź
Właśnie opublikowany obraz prymitywnego —, ale rozpoznawalnego sześciokątnego — krater („Krater Haulani”) na planecie karłowatej Ceres (między Marsem & Jowiszem), zabrany przez sondę Dawn.
W jednym artykule stwierdza się, że „wygląda [to] dziwnie jak znak stop”, ale wiemy, że znaki stopu (w USA) to ośmiokąty. Jak fizyczny proces (zderzenie asteroidy) może spowodować powstanie przybliżonego sześciokąta, jest (jak sądzę?) Jeszcze nie zrozumiany.
Por. Sześciokąt bieguna północnego Saturna , który jest lepiej zrozumiały (przynajmniej hipotetycznie).
Odpowiedź
Krzywe o stałej szerokości, z których najprostszym jest Trójkąt Reuleaux, występują w różnych zastosowaniach. Jako kształt składa się z fragmentów trzech okręgów. Aby utworzyć trójkąt Reuleaux, zacznij od trójkąt równoboczny o boku h i kompasem z każdego wierzchołka narysuj łuk kołowy o promieniu h między dwoma pozostałymi wierzchołkami. Otrzymany zbiór, podobnie jak koło, ma stałą szerokość h. Przeczytaj więcej o trójkącie Reuleaux i jego interesujących właściwościach tutaj :
https://en.wikipedia.org/wiki/Reuleaux_triangle
(Zdjęcie z de .ucoin.net .)
Komentarze
- I ' Nie wiem, czy to liczy się jako ” przykład z rzeczywistego świata. ”
- @JoelReyesNoche, rzeczywiste przykłady krzywych o stałej szerokości takie jak trójkąt Reuleaux to niektóre brytyjskie monety lub elementy wewnętrzne silnika Wankla.
- @PeterTaylor: Ładny przykład monety. Pozwoliłem sobie na dodanie obrazu.
- Zobacz moje uzupełnienie: Dlaczego niektóre monety są trójkątami Reuleaux? .
Odpowiedź
Sześciokątne kolumny bazaltowe przy Grobli Olbrzyma w Irlandii Północnej:
(Zdjęcie z Wikipedii .)
(Zdjęcie z RTomlinson .)