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拱頂


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設拱頂由兩個相等的半徑為 r 的半圓柱體組成,這兩個半圓柱體以直角 相交,使得它們的交線(“groins”)終止於 正方形多面體頂點 中。兩個底對底放置的拱頂在兩個圓柱體上形成一個 Steinmetz 立體

解方程組

x^2+z^2=r^2
(1)
y^2+z^2=r^2
(2)

同時給出

x=+/-sqrt(r^2-z^2)
(3)
y=+/-sqrt(r^2-z^2).
(4)

因此,拱頂的四分之一可以用 引數方程 描述

x=sqrt(r^2-z^2)
(5)
y=-usqrt(r^2-z^2)
(6)
z=z.
(7)

因此,拱頂的 表面積 由下式給出

 A=4intl(z)rdtheta,
(8)

其中 l(z) 是高度為 z 的橫截面的長度,theta 是這條線中心上的點與原點所成的角度。但是 z=rsintheta,所以

 dz=rcosthetadtheta=rsqrt(1-sin^2theta)dtheta=sqrt(r^2-z^2)dtheta,
(9)

並且

 l(z)=2sqrt(r^2-x^2)
(10)
A=4int_0^r2rsqrt(r^2-z^2)(dz)/(sqrt(r^2-z^2))
(11)
=4int_0^r2rdz=8r^2.
(12)

拱頂的 體積

V=int_0^r(2sqrt(r^2-z^2))^2dz
(13)
=8/3r^3.
(14)

幾何質心

 z^_=3/8r.
(15)

另請參閱

圓柱體, 球冠, Steinmetz 立體, 球面圓頂

使用 探索

參考文獻

Lines, L. 立體幾何,包含空間點陣、球堆積和晶體的章節。 紐約:Dover,第 112-113 頁,1965 年。Moore, M. “直圓柱體的對稱相交。”Math. Gaz. 58, 181-185, 1974.

在 中被引用

拱頂

引用為

Weisstein, Eric W. “拱頂。” 來自 —— 資源。 https://mathworld.tw/Vault.html

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