Начертательная геометрия - Практикум по решению задач

Ядерные реакторы на быстрых нейтронах
География размещения БН
Проект БРЕСТ-ОД-300
Проект БРЕСТ-1200
Реактор БР-5 (10), г.Обнинск
Реактор БОР-60, г. Димитровград
Реактор БН-350, г. Шевченко
Реактор БН-600
Реактор БН-800
Реактор БН-1200
ВВЭР
(Водо-Водяной Энергетический Реактор)
АЭС с ВВЭР-440
ВВЭР-1200
ВВЭР-1000
Реактор Большой Мощности Канальный (РБМК)
РБМК-1000 история создания
Устройство реактора РБМК-1000
Концепции безопасности реакторов РБМК
Тепловыделяющая сборка
Атомные станции
Белоярская АЭС
Ленинградская АЭС
Ленинградская АЭС-2
Белорусская АЭС
Нововоронежская АЭС
Нововоронежская АЭС-2
Ростовская АЭС
Смоленская атомная станция САЭС
Месторасположение Смоленской АЭС
История строительства
Деятельность
Экологическая политика
Экологический контроль
Атомные надводные корабли
Суда с ядерными энергетическими установками в России
Обзор судов с ядерной энергетической установкой
Атомная установка на авианосце
Атомный авианосец проекта «Шторм»
Тяжёлые атомные ракетные крейсеры проекта «Орлан»
История создания крейсеров проекта «Орлан»
Вооружение крейсеров проекта «Орлан»
Атомные ледоколы
РИТМ-200 реактор для атомного ледокола
Судовая ядерная ППУ ледокола
Реактор ледокола
Корпус реактора
Система компенсации давления
Система газоудаления
Второй контур
Атомная подводная лодка
Атомная шестиракетная субмарина «К-19»
Ракетный подводный крейсер стратегического назначения
АПЛ «Наутилус». США.
 

Прямая линия. Способы графического задания прямой линии.

Прямая линия - одно из основных понятий геометрии. При систематическом изложении геометрии прямая линия обычно принимается за одно из исходных понятий, которое лишь косвенным образом определяется аксиомами геометрии. Если основой  построения геометрии служит понятие расстояния между двумя точками пространства, то прямую линию можно определить как линию, вдоль которой расстояние между двумя точками является кратчайшим.

 

Ах+Ву+С=0,

где А, В и С - любые постоянные.

 

 

Способы графического задания прямой линии

Для определения положения прямой в пространстве существуют следующие методы:

1.Двумя точками ( А и В ).

 Рассмотрим две точки в пространстве А и В (рис. 3.1). Через эти точки можно провести прямую линию получим отрезок [AB]. Для того чтобы найти проекции этого отрезка на плоскости проекций необходимо найти проекции точек А и В и соединить их прямой. Каждая из проекций отрезка на плоскости проекций меньше самого отрезка: 

[A1B1]<[AB]; [A2B2]<[AB]; [A3B3]<[AB].

а) модель   б) эпюр

Рисунок 3.1.Определение положения прямой по двум точкам

 

Обозначим углы между прямой и плоскостями проекций через a- с плоскостью П1, b- с плоскостью П2, g- с плоскостью П3 и тогда получим:

½А1В1½=½AB½cos a

½A2B2½=½AB½cos b

½A3B3½=½AB½cos g.

Частный случай ½A1B1½=½A2B2½=½A3B3½ при таком соотношении прямая образует с плоскостями проекций равные между собой углы a=b=g»350, при этом каждая из проекций расположена под углом 450 к соответствующим осям проекций.

2. Двумя плоскостями (a; b).

Этот способ задания определяется тем что две непараллельные плоскости пересекаются в пространстве по прямой линии (этот способ подробно рассматривается в курсе элементарной геометрии).

3. Двумя проекциями.

Пусть в плоскостях П1  и П2 даны проекции прямых заданных отрезками [А1В1] и [A2B2]. Проведем через эти прямые плоскости a и bперпендикулярные плоскостям проекций. В том случае если эти плоскости непараллельные (рис.3.2а), линией их пересечения будет прямая заданная отрезком [АВ], проекциями которой являются отрезки [А1В1] и [А2В2].

 

а) a непараллельная b

 

 

  б) a и b совпадают

Рисунок 3.2.Определение положения прямой в пространстве по двум проекциям отрезка

Плоскости  a и b могут слиться в одну плоскость g, если, например, проекции [А1В1] и [А2В2] перпендикулярны оси x  и пересекают ее в одной точке (рис.3.2.б). Прямая линия в этом случае будет однозначно определена своими проекциями, если на каждой из них обозначить две какие-либо точки. Если же обозначений не делать, то за искомую прямую можно принять любую прямую, лежащую в этой  плоскости при условии, что она непараллельная ни одной из плоскостей проекций. Точка К, в данном случае - точка пересечения прямой с плоскостью П2.

4. Точкой и углами наклона к плоскостям проекций.

Зная координаты точки принадлежащей прямой и углы наклона ее к плоскостям проекций можно найти положение прямой в пространстве(рис.3.3).

 

Рисунок 3.3.
Определение положения прямой по
точке и углам наклона к плоскостям проекций

Положение прямой относительно плоскостей проекций. Следы прямой.

В зависимости от положения прямой по отношению к плоскостям проекций она может занимать как общее, так и частные положения.

1. Прямая не параллельная ни одной плоскости проекций называется прямой общего положения (рис.3.4).

а) модель

 

б) эпюр

Рисунок 3.4. Прямая общего положения

2. Прямые параллельные плоскостям проекций, занимают частное положение в пространстве и называются прямыми уровня. В зависимости от того, какой плоскости проекций параллельна заданная прямая, различают:

2.1. Прямые параллельные горизонтальной плоскости проекций называются горизонтальными или горизонталями (рис.3.5). Для любой пары точек горизонтали должно быть справедливо равенство

zA=zB Þ  A2B2//0x; A3B3//0y Þ  xA–xB#0, yA–yB#0, zA–zB=0.

а) модель

 

б) эпюр

Рисунок 3.5. Горизонтальная прямая

2.2. Прямые параллельные фронтальной плоскости  проекций называются фронтальными илифронталями(рис.3.6).

 yA=yBÞ A1B1//0x, A3B3//0z Þ  xA–xB#0, yA–yB=0, zA–zB#0.

а) модель   б) эпюр
Рисунок 3.6. Фронтальная прямая
 

2.3. Прямые параллельные профильной плоскости проекций называются профильными (рис. 3.7).

xA=xBÞ A1B1//0y, A2B2//0z Þ  xA–xB=0, yA–yB#0, zA–zB#0.

Различают восходящую и нисходящую профильные прямые. Первая по мере удаления от зрителя поднимается, вторая - понижается.

а) модель   б) эпюр
Рисунок 3.7. Профильная прямая
 

Прямые перпендикулярные плоскостям проекций, называются проецирующими. Прямая перпендикулярная одной плоскости проекций, параллельна двум другим.  В зависимости от того, какой плоскости проекций перпендикулярна исследуемая прямая, различают:

3.1. Фронтально проецирующая прямая - АВ (рис. 3.8)

xA–xB=0ü

yA–yB#0ý

zA–zB=0þ,

а) модель   б) эпюр

Рисунок 3.8. Фронтально проецирующая прямая
 

3.2. Профильно проецирующая прямая - АВ (рис.3.9)

xА–xB#0ü

yА–yB=0ý

 zА–zB=0þ,

а) модель   б) эпюр
Рисунок 3.9. Профильно-проецирующая прямая
 

3.3. Горизонтально проецирующая прямая - АВ (рис.3.10)

xА–xВ=0ü

yА–yВ=0ý

zА–zВ#0þ.

а) модель Построение эпюра горизонтально-проецирующей прямой из модели б) эпюр
Рисунок 3.10. Горизонтально-проецирующая прямая
 

4. Прямые параллельные биссекторным плоскостям (рис. 3.11)

АВ //S1бис Þ   xA–xB=0; zB–zA=yB–yA; СD//S2бис Þ   xС–xD=0; zD–zC=yC–yD.

Биссекторнойплоскостью называется плоскость проходящая через ось и делящая двухгранный угол между плоскостями проекций П1 и П2 пополам. Биссекторная плоскость проходящая через 1 и 3 четверти называется первой биссекторной плоскостью (S1бис) ,а через 2 и 4 четверти - второй (S2бис).

5. Прямые перпендикулярные биссекторным плоскостям (рис. 3.11)

АВ^S2бис Þ  xA–xB=0; zB–zA=yВ–yА;. СD^S1бис Þ  xС–xD=0;zD–zC=yC–yD

а) модель   б) эпюр

Рисунок 3.11. Прямые параллельные и перпендикулярные биссекторным плоскостям

 

  Определение длины отрезка прямой линиии углов наклона прямой к плоскостям проекций.

Длину отрезка АВ можно определить из прямоугольного треугольника АВС   |AС|=|A1B1|, ||=DZ , угол a-угол наклона отрезка к плоскости П1, b-угол наклона  отрезка к плоскости П2. Для этого  на эпюре (рис.3.17) из точки B1  под углом 900 проводим отрезок |B1B1* |=DZ, полученный в результате построений отрезок A1B1*и будет натуральной величиной отрезка АВ, а угол B1A1B1* =α. Рассмотренный метод называется методом прямоугольного треугольника. Однако все построения можно объяснить, как вращение треугольника АВСвокруг стороны AС до тех пор, пока он не станет параллелен плоскости П1, в этом случае треугольник проецируется на плоскость проекций без искажения. Подробнее вращение вокруг оси параллельной плоскости проекций рассмотрены в разделе «Методы преобразования ортогональных проекций»

а) модель   б) эпюр

Рисунок 3.17. Определение натуральной величины отрезка и угла его наклона к горизонтальной плоскости проекций

Для определения b-угол наклона  отрезка к плоскости П2построения аналогичные (рис.3.18). Только в треугольнике АВВ* сторона |BВ*|=DU и треугольник совмещается с плоскостью П2. При наличии нескольких равномерно расположенных элементов предмета (зубья колеса храпового механизма и отверстий на нем) показывают один-два таких элемента, а остальные изображают упрощенно или условно, но так, чтобы была сохранена ясность расположения всех элементов.

а) модель   б) эпюр
Рисунок 3.18. Определение натуральной величины отрезка и угла его наклона к фронтальной плоскости проекций
 

Взаимное расположение точки и прямой.

Если точка принадлежит прямой, то её проекции должны принадлежать одноименным проекциям этой прямой (аксиома принадлежности точки прямой). Из четырех предложенных на рисунке3.14точек, только одна точка С лежит на прямой АВ.

а) эпюр   б) модель

Рисунок 3.14. Взаимное расположение точки и прямой

   В тех случаях когда точка и прямая лежат в плоскости уровня (параллельной какой-либо из плоскостей проекций П1, П2 и П3), то вопрос о взаимном расположении прямой и точки решается при построении проекций на плоскость соответственно П1, П2 или П3. Например, прямая АВ и точка К лежат в плоскости параллельной профильной плоскости  проекций (рис.3.15).

а) эпюр   б) модель
Рисунок 3.15 Точка и прямая, расположенные в профильной плоскости уровня

Взаимное положение двух прямых.  Параллельные прямые. Пересекающиеся прямые. Скрещивающиеся прямые.

 

Прямые  линии в пространстве могут быть параллельными, пересекающимися и скрещивающимися. Рассмотрим подробнее каждый случай:

1. Параллельные прямые линии.

Параллельными называются две прямые, которые лежат в одной плоскости и не имеют общих точек.

   Проекции параллельных прямых на любую плоскость (не перпендикулярную данным прямым) - параллельны.

Это свойство параллельного проецирования остается справедливым и для ортогональных проекций, то есть если AB//CD то A1B1//C1D1; A2B2//C2D2; A3B3//C3D3 (рис.3.19). В общем случае справедливо и обратное утверждение.

а) модель   б) эпюр

Рисунок 3.19. Параллельные прямые

 

Особый случай представляют собой прямые, параллельные одной из плоскостей проекций. Например, фронтальные и горизонтальные проекции профильных прямых параллельны, но для оценки их взаимного положения необходимо сделать проекцию на профильную плоскость проекций  (рис. 3.20). В рассмотренном случае проекции отрезков на плоскость П3 пересекаются, следовательно, они не параллельны.

Решение этого вопроса можно получить сравнением двух соотношений если:

А2В2/ А1В1= С2Д2/ С1 Д1Þ АВ//СД

А2В2/ А1В1¹ С2Д2/ С1Д1Þ АВ#СД

а) модель   б) эпюр

Рисунок 3.20. Прямые параллельные профильной плоскости проекций

2. Пересекающиеся прямые.

Пересекающимися называются две прямые лежащие в одной плоскости и имеющие одну общую точку.

Если прямые пересекаются, то точки пересечения их одноименных проекций находится на одной линии связи (рис. 3.21).

а) модель   б) эпюр
Рисунок 3.21. Пересекающиеся прямые

В общем случае справедливо и обратное утверждение, но есть два частных случая:

1. Если одна из прямых параллельна какой-либо из плоскостей проекций, например профильной плоскости проекций (рис. 3.22), по двум проекциям невозможно судить об их взаимном расположении. Так горизонтальная и фронтальная проекции отрезков АВ и СД пересекаются, причем точка пересечения проекций лежит на одной линии связи, профильные проекции этих отрезков тоже пересекаются, однако точка их пересечения не лежит на одной линии связи с точками пересечения горизонтальной и фронтальной проекций отрезков, следовательно, не пересекаются и сами отрезки.

а) модель   б) эпюр

Рисунок 3.22.Одна из прямых параллельна профильной плоскости проекций

2. Пересекающие прямые расположены в общей для них проекционной плоскости, например перпендикулярной фронтальной плоскости проекций (рис. 3.23). О взаимном расположении прямых, лежащих в этой плоскости, можно судить по одной проекции, например, на горизонтальную плоскость проекций (А1В1С1D1ÞАВСD)

а) модель   б) эпюр
Рисунок  3.23. Пересекающиеся прямые расположены в фронтально проецирующей плоскости

3. Скрещивающиеся прямые

Скрещивающимися называются две прямые не лежащие в одной плоскости.

Если прямые не пересекаются и не параллельны между собой, то точка пересечения их одноименных проекций не лежит на одной линии связи.

Точке пересечения фронтальных проекций прямых (рис. 3.24) соответствуют две точки  А и В, из которых одна принадлежит прямой а, другая в . Их фронтальные проекции совпадают лишь потому, что в пространстве обе точки А и В находятся на общем перпендикуляре к фронтальной плоскости проекций. Горизонтальная проекция этого перпендикуляра, обозначенная стрелкой, позволяет установить, какая из двух точек ближе к наблюдателю. На предложенном примере ближе точка В лежащая на прямой в, следовательно, прямая в проходит в этом месте ближе прямой а и  фронтальная проекция точки В закрывает проекцию точки А. (Для точек С и Д решение аналогично).

Этот способ определения видимости по конкурентным точкам. В данном случае  точки А и В- фронтально конкурирующие, а С и Д -горизонтально конкурирующие.

а) модель   б) эпюр

Рисунок 3.24. Скрещивающиеся прямые

 

Проекции плоских углов.

 

Угол - геометрическая фигура, состоящая из двух различных лучей, выходящих из одной точки. Углом между прямыми называется меньший из двух углов между лучами, параллельными этим прямым. Углом между плоскостью и не перпендикулярной ей прямой называется угол между прямой и её проекцией на данную плоскость.

Рассмотрим рядсвойств ортогональных проекций плоских углов:

1. Если хотя бы одна из сторон прямого угла параллельна плоскости проекций, а другая не перпендикулярна ей, то на эту плоскость прямой угол проецируется без искажения (Теорема о проецировании прямого угла) Последовательность построений, как и раньше, от большой формы к малой, от общего к частностям. Обратите внимание на построение глаз. Большая форма глаза образуется сферой глазного яблока, на которую накладывается сферическая поверхность век , имеющая несколько больший диаметр

 

Рисунок 3.25. Теорема о проецировании
прямого угла

 

Рисунок 3.26. Обратная теорема о проецировании прямого угла

Дано: ÐАВС = 90о; [ВС] // П1; [АС] # П1.

Для доказательства теоремы продлим отрезок АС до пересечения с плоскостью П1 (рис. 3.25) получим горизонтальный след прямой -  точку М º М1, одновременно принадлежащую прямой и ее проекции. Из свойства ортогонального проецирования следует, что [ВС] // [В1С1]. Если через точку М проведем прямую  МD параллельную С1В1 , то она будет параллельна и СВ, а следовательно  ÐСМD= 90о. Согласно теореме о трех перпендикулярах ÐС1МD=90о. Таким образом, [MD]^[А1С1] и [MD]//[В1С1], следовательно, ÐА1С1В1= 90о, что и требовалось доказать.  В случае когда [АС]^П1 проекцией угла, согласно свойствам ортогонального проецирования, будет прямая линия.

2. Если проекция угла представляет угол 900, то проецируемый угол будет прямым лишь при условии, что одна из сторон этого угла параллельна плоскости проекций (рис. 3.26).

3. Если обе стороны любого угла параллельны плоскости проекций, то его проекция равна по величине проецируемому углу. 

4. Если стороны угла параллельны плоскости проекций или одинаково наклонены к ней, то деление проекции угла на этой плоскости пополам соответствует делению пополам и самого угла в пространстве.

5. Если стороны угла не параллельны плоскости проекций, то угол на эту плоскость проецируется с искажением.

Вернуться на главную