السطح الجانبي

أسطوانة دائرية مستقيمة ذات سطح جانبي غير ملفوف

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 = Ph

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

يتحول السطح الجانبي للأسطوانة إلى مستطيل

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 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 Pl

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 2r 1 ) 2 + h 2

هذا يعمم صيغة المخروط (بوضع r 1 = 0 ) ويمكن أيضًا اعتباره الفرق بين المساحات الجانبية لمخروطين متداخلين.

ملخص الصيغ

صلبمساحة السطح الجانبيالمتغيرات
مكعب4 أ 2أ = طول الضلع
المنشور القائمPhP = محيط القاعدة، h = الارتفاع
أسطوانة دائرية يمنىrhr = نصف القطر، h = الارتفاع
الهرم العادي١/٢ ف لP = محيط القاعدة، l = الارتفاع المائل
مخروط دائري قائمπ rlr = نصف القطر، l = الارتفاع المائل
مخروط ناقص دائري قائمπ( r 1 + r 2 ) ⋅ lr1 و r2 = أنصاف الأقطار، l = الارتفاعالمائل

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 جاكوبس، هارولد ر. (1974)، الهندسة ، فريمان وشركاه، ص  591، ISBN 0-7167-0456-0
  2. 1 2 3 4 5 6 ألكسندر، دانيال سي.؛ كوبرلين، جيرالين إم. (2019). الهندسة الابتدائية لطلاب الجامعات ( الطبعة السابعة). سينجايج ليرنينج. ISBN  978-1-337-61408-5.
  3. الهندسة . برنتيس هول. ص 700.