EL ANGULO SOLIDO - PARTE 2 - CONOCIMIENTOS BASICOS (CONTINUACION)

in #spanish6 years ago (edited)

Saludos Steemians. El presente post es el segundo de una serie dedicados a mostrar de una forma clara y sencilla la definición de ANGULO SOLIDO, presentando las necesarias ecuaciones y definiciones matemáticas. El primero lo puedes encontrar en:

https://steemit.com/spanish/@tsoldovieri/el-angulo-solido-parte-1-conocimientos-basicos

Angulo2b.jpg
Imagen alusiva a la definición de Angulo Sólido y sus aplicaciones.

Continuando con los conocimientos básicos que se deben tener para un buen entendimiento de la definición de Angulo Sólido y cómo se calcula, en este post les hablaré del Angulo Diedro, del Angulo Poliedro y de la intersección de un ángulo poliedro con una esfera.

EL ANGULO DIEDRO

Un Angulo Diedro es aquél formado por dos planos que se cortan, como se muestra en la figura 1.

AngSol78.jpg

Figura 1 - Angulo diedro de tamaño δ.

El tamaño del ángulo diedro se define como el tamaño del ángulo (en la figura es δ) formado entre dos líneas que se cortan (una en cada plano) que son ambas perpendiculares a la arista a lo largo de la cual se cortan los dos planos. El valor de un ángulo diedro es la amplitud del menor ángulo posible que conforman dos semirrectas pertenecientes una a cada semiplano. Se obtiene tomando un plano auxiliar perpendicular a la recta común, siendo la apertura de las semirrectas intersección la medida del ángulo diedro.

EL ANGULO POLIEDRO

Un Angulo Poliedro es la parte del espacio limitada por varios ángulos planos no coplanarios, con vértice V común y lados compartidos (cada lado es común a dos ángulos) como, por ejemplo, se muestra en la figura 2.

AngSol55.jpg

Figura 2 - Angulo Poliedro.

A los ángulos planos se les llaman caras, a los lados se les llaman aristas y al vértice de los ángulos se le llama vértice del ángulo poliedro. Dos caras consecutivas forman un ángulo diedro. El ángulo poliedro más sencillo es un ángulo triedro, que es el formado por tres caras.

Se considera también como ángulo poliedro al formado por infinitas semirrectas de extremo común que se apoyan sobre una curva cerrada C, es decir, una superficie cónica (ver figura 3). Equivale a un ángulo poliedro de infinitas caras.

AngSol56.jpg

Figura 3 - Angulo Poliedro formado por infinitas semirrectas que parten del punto V (vértice) y se apoyan sobre la curva cerrada C.

Los ángulos poliedros pueden ser convexos y cóncavos:
  1. El Convexo: es el ángulo poliedro que queda en el mismo semiespacio respecto a los planos de cada una de sus caras.
  2. El Cóncavo: es el ángulo poliedro en el que al prolongar el plano de alguna de las caras, una parte de él queda en un semiespacio y el resto en el otro.

INTERSECCION DE UN ANGULO POLIEDRO CON UNA ESFERA

Si un ángulo poliedro se corta por la superficie de una esfera con centro en su vértice y radio R, la superficie intersección es proporcional a R².

Antes de continuar, es necesario definir La homotecia: es la transformación que hace corresponder a todo punto A de una figura otro punto A′ (homólogo de A) alineado con A y con centro de homotecia 0 dado que forma que:

Ec 1b.jpg
Ecuación 1

Aquí k es una constante no nula, llamada Razón de Homotecia.

AngSol57.jpg

Figura 4 - La intersección de un ángulo poliedro con dos esferas de radios R₁ y R₂ centradas en su vértice V generan respectivamente dos superficies S₁ y S₂ que son homotéticas.

Al cortar el ángulo poliedro por dos esferas de radios R₁ y R₂ (ver figura 4), las superficies S₁ y S₂ son homotéticas, por tanto, son proporcionales al cuadrado de su razón de homotecia,

Ec 2b.jpg
Ecuación 2

Es posible hallar la superficie S₁ en función de únicamente la superficie S₂ y el radio R₂ de la esfera que define a esta última superficie. En efecto, al hacer Relación 1.jpg en la ecuación 2 resulta que,

Ec 3b.jpg
Ecuación 3

y como esta relación es general, entonces para cualquier esfera de radio R₂=R se puede escribir que,

Ec 4b.jpg
Ecuación 4

donde Relación 3.jpg es la superficie determinada por el ángulo poliedro sobre la superficie de la esfera unitaria y S es la superficie determinada por el mismo ángulo sobre la esfera de radio R. Nótese que la cantidad Relación 2.jpg es adimensional y numéricamente igual a Relación 3.jpg. Si a esta cantidad se le denomina Ω entonces,

Ec 5b.jpg
Ecuación 5

que es la ecuación clave para la definición matemática de ángulo sólido.


En el caso de que se usen más de dos esferas, relaciones como las del tipo mostrada por la ecuación 2 se seguirán cumpliendo. En vista de esto, ahora es posible escribir que,

Ec 6b.jpg
Ecuación 6

con n=1,2,3,…,hasta el número total de esferas.

REFERENCIAS

  1. Soldovieri, Terenzio y Viloria, Tony. EL ANGULO SOLIDO Y ALGUNA DE SUS APLICACIONES. 1era edición (borrador). Puede descargarse en mi web http://www.cmc.org.ve/tsweb/

  2. Todas las imágenes aquí presentadas fueron elaboradas por mi. La imagen a color constituye la imagen de portada del texto indicado antes, del cual soy autor.

  3. Moya de la T. D., A. PRINCIPIOS DE GEOMETRIA. Imprenta de D. Alejandro Gómez
    Fuentenebro, 2da edition, 1864. pp. 67.

  4. Alvarez C., E. ELEMENTOS DE GEOMETRIA, CON NUMEROSOS EJERCICIOS Y GEOMETRIA DEL COMPAS. Editorial Universidad de Medellín, 2003. pp. 368 - 370.

  5. Izquierdo A., F. GEOMETRIA DESCRIPTIVA. Editorial Paraninfo, 24a edition, 1998. pp.
    68 - 76.

  6. Zuñiga P., M. L. POLIEDROS ARQUIMEDIANOS. Revista del Profesor de Matemáticas,
    (6):49 – 57, 1998.

  7. Puig A., P. CURSO DE GEOMETRIA METRICA - FUNDAMENTOS, volume 1. Biblioteca
    Matemática S. L., Madrid - España, 11a edition, 1973. pp. 117 - 128.

  8. Faget, J. & Mazzaschi, J. TEMAS PROGRAMADOS DE FISICA - GENERALIDADES, volumen 1. Editorial Reverté, S.A., 1976.

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Espero que la anterior información les sea muy útil. El próximo de esta serie se referirá a la Superficie y su representación vectorial.
Hasta mi próximo post. ¡Saludos a todos! 😁.


Steemit firma 2.jpg


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Encore une fois, merci beaucoup pour votre commentaire et votre soutien. Je te suis déjà. Salutations! 😁

Hola Colega. Votado!

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