السطح الجانبي

السطح الجانبي لجسم ثلاثي الأبعاد هو سطح جميع جوانبه، باستثناء قاعدته وقمته ( إن وُجدتا). [1] يُستخدم التمييز بين الأسطح الجانبية وغير الجانبية بشكل شائع في الموشورات والأسطوانات والأهرامات والمخاريط ، حيث يوجد فصل طبيعي بين وجه القاعدة ( أو الوجوه) والأسطح المتبقية أو السطح المنحني.
تعريف
مساحة السطح الجانبي ( LSA ) هي مساحة السطح الجانبي. وتختلف هذه المساحة عن مساحة السطح الكلية ( TSA )، التي تشمل مساحة السطح الجانبي بالإضافة إلى مساحتي القاعدة والغطاء. [ 1 ] في التطبيقات العملية، تُعد مساحة السطح الجانبي ذات أهمية عند حساب كميات مثل كمية المواد اللازمة لتغليف جوانب حاوية، أو مساحة جدار يُراد طلاؤه، أو ملصق علبة أسطوانية. [ 2 ]
الصيغ
موشور
المساحة الجانبية للمنشور هي مجموع مساحات أوجهه الجانبية (الأوجه التي ليست قواعد). [ 1 ] بالنسبة للمنشور القائم - الذي تكون حوافه الجانبية عمودية على قواعده - فإن المساحة الجانبية تساوي محيط القاعدة مضروبًا في ارتفاع المنشور: [ 3 ]
- A جانبي = P ⋅ h
حيث P هو محيط القاعدة و h هو الارتفاع (المسافة العمودية بين القاعدتين).
كحالة خاصة، بالنسبة لمكعب طول ضلعه a ، تتكون مساحة السطح الجانبي من أربعة أوجه مربعة: A الجانبي = 4 a 2 .
بالنسبة لمنشور مستطيل (متوازي مستطيلات) بأبعاد قاعدة l و w وارتفاع h ، فإن مساحة السطح الجانبي هي:
- A الجانبي = 2( الطول + العرض ) ⋅ الارتفاع
أسطوانة

بالنسبة لأسطوانة دائرية قائمة نصف قطرها r وارتفاعها h ، فإن السطح الجانبي هو السطح المنحني الذي يربط بين القاعدتين الدائريتين. عندما يُفرد هذا السطح (أي يُحوّل إلى مستوى)، فإنه يُشكّل مستطيلاً عرضه يساوي محيط القاعدة ( 2πr ) وارتفاعه h . [ 2 ] وبالتالي:
- A جانبي = 2π rh
يتم الحصول على المساحة السطحية الكلية للأسطوانة عن طريق جمع مساحتي القاعدتين الدائريتين:
- المجموع الكلي = 2π rh + 2π r² = 2π r ( h + r )
هرم
بالنسبة للهرم ، فإن مساحة السطح الجانبي هي مجموع مساحات جميع الأوجه الجانبية المثلثة، باستثناء القاعدة. [ 1 ]
بالنسبة للهرم المنتظم - الذي تكون قاعدته مضلعًا منتظمًا وتقع قمته مباشرة فوق مركز القاعدة - فإن أوجهه الجانبية عبارة عن مثلثات متساوية الساقين متطابقة . في هذه الحالة، تكون مساحة السطح الجانبي: [ 2 ]
- A جانبي = 1 / 2 P ⋅ l
حيث P هو محيط القاعدة و l هو الارتفاع المائل (المسافة من القمة إلى منتصف حافة القاعدة، مقاسة على طول وجه جانبي).
مخروط
بالنسبة للمخروط الدائري القائم بنصف قطر القاعدة r وارتفاع مائل l ، فإن مساحة السطح الجانبي هي: [ 2 ]
- A lateral = π rl
يمكن إيجاد الارتفاع المائل من نصف القطر والارتفاع (الرأسي) h للمخروط باستخدام نظرية فيثاغورس :
- ل = √ ر² + ح²
يمكن فهم هذه الصيغة عن طريق قطع السطح الجانبي للمخروط على طول خط مائل من القمة إلى القاعدة وفردها إلى قطاع مسطح من دائرة نصف قطرها l وطول قوسها 2πr . [ 2 ]
مخروط ناقص
المخروط الناقص هو جزء من المخروط أو الهرم يقع بين مستويين متوازيين يقطعانه. بالنسبة لمخروط ناقص دائري قائم بنصف قطر علوي r1 ونصف قطر سفلي r2 وارتفاع مائل l ، فإن مساحة السطح الجانبي هي: [ 2 ]
- أ الجانبي = π( ص 1 + ص 2 ) ⋅ ل
حيث يتم تحديد الارتفاع المائل بواسطة:
- l = √ ( r 2 − r 1 ) 2 + h 2
هذا يعمم صيغة المخروط (بوضع r 1 = 0 ) ويمكن أيضًا اعتباره الفرق بين المساحات الجانبية لمخروطين متداخلين.
ملخص الصيغ
| صلب | مساحة السطح الجانبي | المتغيرات |
|---|---|---|
| مكعب | 4 أ 2 | أ = طول الضلع |
| المنشور القائم | P ⋅ h | P = محيط القاعدة، h = الارتفاع |
| أسطوانة دائرية يمنى | 2π rh | r = نصف القطر، h = الارتفاع |
| الهرم العادي | ١/٢ ف ⋅ ل | P = محيط القاعدة، l = الارتفاع المائل |
| مخروط دائري قائم | π rl | r = نصف القطر، l = الارتفاع المائل |
| مخروط ناقص دائري قائم | π( r 1 + r 2 ) ⋅ l | r1 و r2 = أنصاف الأقطار، l = الارتفاعالمائل |
انظر أيضاً
مراجع
روابط خارجية
- الأسطح
- الهندسة
