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UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 45 Capítulo 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 4.1. Introdução A Perspectiva Cilíndrica Ortográfica é resultado da projeção de objetos tridimensionais segundo as regras do chamado Sistema Mongeano. Tal sistema tem como arcabouço teórico a Geometria Descritiva, que é considerada a parte da matemática que tem como finalidade “representar no plano as figuras do espaço, de modo a podermos, com o auxílio da Geometria Plana, estudar suas propriedades e resolver os problemas relativos às mesmas” (MACHADO, 1976, p. 11). http://www.sciencephoto.com/ Fig. 4.1 Dessa maneira foi possível expressar, comunicar, antecipar e resolver problemas relativos aos objetos reais, de diversas áreas do saber que trabalham e estudam a forma através do desenho antes mesmo que esses objetos fossem construídos. Tal fato trouxe um significativo aumento na eficiência dos processos produtivos na Europa estimulando tanto a Engenharia Militar quanto a Revolução Industrial. Gaspard Monge, cuja foto aparece na figura 4.1, é considerado o criador da Geometria Descritiva e grande teórico da Geometria Analítica. Ele viveu na França entre os anos de 1746 e 1818, era uma pessoa que gostava das ciências exatas (física, matemática e geometria) e que possuía o que chamamos atualmente de inteligência espacial, ou seja, ele facilmente visualizava relações espaciais complexas. Foi um dos fundadores da Escola Politécnica Francesa e também lecionou na Escola Militar Meziéres, tornando-se um acadêmico de renome. Como também era um cidadão engajado politicamente, seu conhecimento também contribuiu para a Engenharia Militar. Como militar criou um método baseado na aritmética e em operações espaciais que tornou a artilharia francesa muito mais eficiente. A mudança foi tão significativa que seu método foi considerado segredo de Estado durante anos. Em seus estudos, Monge acabou por elaborar o arcabouço teórico que possibilitou o avanço bélico francês. Outro exemplo de sua contribuição foi durante a Revolução Francesa quando houve a necessidade de se produzir uma grande quantidade de canhões e de pólvora num curto espaço de tempo. Monge liderou a produção e acabou elaborando um boletim, chamado "A Arte da Fabricação do Canhão", o qual se tornou o manual das fábricas. Nesse boletim e ele traduziu seu raciocínio espacial do ambiente militar e estratégico para o ambiente da produção de produtos em larga escala. Hoje, podemos dizer que ele criou uma linguagem gráfica universal, a linguagem do desenho técnico. Essa linguagem possibilitou a transmissão de informação sobre objetos tridimensionais com a precisão necessária para a execução dos mesmos. De fato, a linguagem Mongeana permitiu que fábricas UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 46 fossem estruturadas não só na França, mas ao redor do mundo e que os produtos deixassem de ser fabricados nos quintais dos artesãos e passassem a ser produzidos em larga escala. 4.2. Caracterização da Perspectiva Cilíndrica Ortográfica Nos capítulos anteriores vimos que as representações de objetos em perspectiva se diferenciam em função de dois aspectos: 1. Posição do ortoedro de referência em relação ao plano de projeção, e; 2. Tipo de projeção. No caso da Perspectiva Cilíndrica Ortográfica, o objeto é projetado em pelo menos dois planos de projeção, diferentemente da Perspectiva Cilíndrica Cavaleira e do Desenho Isométrico, onde a projeção é realizada somente em um plano de projeção. Por essa razão o Método Mongeano também é chamado de “Método da Dupla Projeção Ortogonal”. É possível afirmar ainda que: � a posição do ortoedro de referência em relação a cada um dos planos de projeção é a seguinte: pelo menos uma das faces do ortoedro de referência tem que estar paralela ao plano de projeção, e; � o tipo de projeção da Perspectiva Cilíndrica Ortográfica é a CILÍNDRICA ORTOGONAL, o que significa que o observador está localizado a uma distância que tende ao infinito, o que, por sua vez, tem como consequência o fato das retas projetantes serem paralelas entre si. O método desenvolvido por Monge consiste, primeiramente, na divisão do espaço por meio de dois planos de projeção, um vertical e outro horizontal. Fazendo uma analogia às linhas imaginárias do Planeta Terra é como se o plano horizontal passasse exatamente na Linha do Equador dividindo o espaço em dois semiespaços, um meridional ou sul e outro setentrional ou norte, como aparece na figura 4.2. E da mesma maneira, o plano vertical passasse no meridiano de Greenwich. A figura 4.3 mostra este plano dividindo e o espaço em dois semiespaços, um oriental ou leste e outro ociental ou oeste. Fonte:http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/meridiano s-e-paralelos/meridianos-e-paralelos.php Fig. 4.2 Fonte:http://meioambiente.culturamix.com/noticias/his toria-do-meridiano-de-greenwich Fig. 4.3 UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 47 Os dois planos juntos dividem o espaço em quatro semiespaços, chamados de diedros (“di” de dois e “edros” de planos) os quais são enumerados e organizados como mostra a figura 4.4. Cada diedro consiste no espaço existente entre dois semiplanos, cuja nomenclatura também está na figura 4.4. A linha de encontro ou interseção do Plano Horizontal com o Plano Vertical chama-se Linha de Terra ou, simplesmente, LT. Fonte: Fig. 4.4 Em seguida, Monge posicionou o objeto a ser representado num dos diedros – geralmente sem tocar em nenhum dos planos de projeção – e, assim, realizou a projeção ortogonal de todos os pontos desse objeto nos planos de Projeção Vertical e Horizontal, ver figura 4.5. Fig. 4.5 A figura 4.5 traz uma nova nomenclatura para os planos de projeção e para as distâncias entre o objeto e os planos de projeção, as quais também serão adotadas ao longo dessa apostila: (1) o plano de projeção horizontal será chamado de plano π1 e o plano de projeção vertical será chamado de plano π2, (2) já a distância entre qualquer ponto do objeto e o plano π1, é chamada de cota, e a distância entre o objeto e o plano π2, é chamada de afastamento. A figura também mostra que a cota fica registrada no plano de projeção vertical e que o afastamento fica registrado no plano de projeção horizontal. Tomando como exemplo a face frontal do objeto contido na figura 4.5, que é perpendicular ao plano de projeção horizontal é possível perceber (1) que as arestas AB e DC têm projeções em forma de segmento de reta no plano π1, (2) que a aresta AD foi reduzida a um ponto também no UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 48 plano π1, (3) que o mesmo ocorreu para a aresta BC. Resumindo, todos os pontos contidos nessa face foram projetados no plano π1 sobre o mesmo segmento de reta, ou seja, por ter arestas paralelas ou perpendiculares à π1, tal face aparece reduzida a um segmento de reta quando projetada. Analisando a mesma face, agora em relação ao plano π2, é possível afirmar (1) que ela é paralela a tal plano de projeção, (2) que todas as arestas foram projetadas de forma que foram mantidas suas medidas lineares, (3) que os ângulos entre as arestas ao serem projetados também mantiveram suas grandezas e que, portanto, tal face foi projetada em VG. As outras faces do objeto também são projetadas de modo que todo o objeto seja representado nos planos de projeção. No exemplo acima o objeto tem forma de caixa, poréma Perspectiva Cilíndrica Ortográfica pode representar qualquer objeto, desde um parafuso até um arranha-céu. Dando continuidade ao raciocínio gráfico de Monge, cujo objetivo era obter a representação do objeto, que é tridimensional, em duas dimensões, foi necessário fazer o plano horizontal girar de modo que ele coincidisse com o plano vertical. Com essa operação, Monge criou o que ele chamou de Épura, definindo-a como sendo a representação de um objeto por suas projeções. Na épura é possível visualizar as três dimensões do objeto, utilizando-se apenas duas dimensões como mostra a figura 4.6. Fig. 4.6 4.3. Observador, Objeto e Planos de Projeção Como já foi dito, um objeto terá suas projeções horizontais e verticais, independente do diedro no qual está localizado. No primeiro capítulo dessa apostila, foram estudados os elementos que compõem um sistema de projeção. Abaixo estão relacionados os principais elementos de um sistema de projeção: 1) Observador: como se trata de um sistema cilíndrico o observador está no infinito; 2) Objeto: pode ser um objeto com quaisquer dimensões. É possível representar um objeto existente ou mesmo um objeto que está no plano das ideias; UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 49 3) Planos de projeção: os principais planos de projeção são o Vertical e o Horizontal, no entanto, mais adiante veremos que podemos utilizar outros planos para obter mais vistas do objeto. Tais elementos adquirem diferentes posições um em relação ao outro, considerando cada diedro, mas existe um princípio básico que é respeitado em todas as projeções: o objeto sempre deve estar entre o observador e o plano de projeção. 4.3.1. Primeiro e Terceiro Diedros No primeiro diedro, a face frontal do objeto, projeta-se no plano vertical superior e a face superior projeta-se no plano horizontal anterior, como mostra a figura 4.7. Dessa maneira, a ordem dos elementos da projeção é a seguinte: OBSERVADOR � OBJETO � PLANO DE PROJEÇÃO. Outra consequência do posicionamento do objeto no primeiro diedro é que cotas e afastamentos são positivos. É por essa razão que a maioria das representações se faz localizando-se o objeto no primeiro diedro. Em épura tem-se a face frontal representada acima da linha de terra e a face superior representada abaixo da mesma linha, resultando no que mostra a figura 4.8. Fonte: http://www4.faac.unesp.br/pesquisa/ hypergeo/monge.htm Fig. 4.7 Fonte: http://www4.faac.unesp.br/pesquisa/ hypergeo/monge.htm Fig. 4.8 Fonte: http://www4.faac.unesp.br/pesquisa/ hypergeo/monge.htm Fig. 4.9 Fonte: http://www4.faac.unesp.br/pesquisa/ hypergeo/monge.htm Fig. 4.10 UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 50 Quando o objeto é localizado no terceiro diedro, como mostrado pela figura 4.9, ele passa a não mais estar entre o observador e o plano de projeção. A ordem dos elementos da projeção passa a ser a seguinte: OBSERVADOR � PLANO DE PROJEÇÃO � OBJETO. Essa mudança faz com que a face frontal do objeto, seja projetada no plano vertical inferior e a face superior é projetada no plano horizontal posterior. Quando se faz o rebatimento do plano horizontal sobre o vertical para obter a épura teremos – agora diferente do que ocorre no primeiro diedro – a face frontal abaixo e a face superior acima da Linha de Terra. 4.3.2. Segundo e Quarto Diedros No Desenho Técnico, o segundo e o quarto diedros não são utilizados para posicionar objetos porque quando ocorre a rotação do plano horizontal sobre o plano vertical para obter a épura, as projeções ficam sobrepostas, o que dificulta o entendimento da representação do objeto. Observe as figuras abaixo. Fonte: http://www4.faac.unesp.br/pesquisa/ hypergeo/monge.htm Fig. 4.11 Fonte: http://www4.faac.unesp.br/pesquisa/ hypergeo/monge.htm Fig. 4.12 Fonte: http://www4.faac.unesp.br/pesquisa/ hypergeo/monge.htm Fig. 4.13 Fonte: http://www4.faac.unesp.br/pesquisa/ hypergeo/monge.htm Fig. 4.14 4.3.3. Sistemas Alemão e Americano A organização da apresentação das vistas apresentada estudada no item anterior é resultado do diedro escolhido para posicionar o objeto. No caso da organização trazida na figura 4.22, o objeto UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 51 está posicionado no primeiro diedro, ou seja, a ordem dos elementos da projeção é a seguinte: OBSERVADOR � OBJETO � PLANO DE PROJEÇÃO (ver itens 4.3.1 e 4.3.2). Quando isso acontece diz- se que o sistema de apresentação das vistas adotado foi o Sistema Alemão ou Europeu. Esse sistema difere do Sistema Americano exatamente no que diz respeito ao diedro escolhido para posicionar o objeto. No Sistema Americano o objeto fica no terceiro diedro. Dessa forma, a ordem dos elementos da projeção é: OBSERVADOR � PLANO DE PROJEÇÃO � OBJETO. Tal fato resulta numa apresentação diferente para as vistas mongeanas, a qual está ilustrada na figura 4.24. É possível perceber que a vista (LD) está à direita da vista (F), a (LE) está à esquerda, a vista (S) está acima da (F) e a vista (I) está abaixo da vista (F). Fig. 4.24 No Brasil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que regula todo tipo de padronização não só para a área da Geometria e do Desenho Técnico, como também para outras as áreas do conhecimento, adota o Sistema Alemão, também chamado de Sistema Europeu. No entanto, ela admite a utilização do Sistema Americano em determinadas áreas do conhecimento. O Sistema Alemão tem maior abrangência se comparado ao Sistema Americano de apresentação das vistas. A representação do objeto no terceiro diedro é mais rara, sendo utilizada, sobretudo, na Inglaterra e nos Estados Unidos. 4.4. As Seis Vistas Uma única projeção ortogonal de um objeto não é suficiente para entender o objeto por completo. Comparando as figuras 4.15 e 4.16, se percebe que os objetos são diferentes, a primeira figura mostra um cubo, já a segunda um prisma. No entanto, as projeções das faces frontais das peças, ou seja, as projeções verticais são iguais. Fig. 4.15 Fig. 4.16 Caso somente a projeção vertical desses objetos estivesse disponível se teria somente as dimensões de altura e largura. Dessa maneira, não seria possível identificar a dimensão do comprimento. Consequentemente, não se teria o entendimento correto das peças. Na medida em UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 52 que outras faces da peça são projetadas é possível visualizar outras dimensões do objeto. As figuras 4.17 e 4.18 trazem a projeção da face superior das peças, o que por consequência fazem as dimensões de largura e de comprimento serem mostradas. Fig. 4.17 Fig. 4.18 Com as projeções das faces frontal e superior dos objetos se teriam visualizadas as três dimensões da peça (largura, altura na face frontal e largura e comprimento na face superior). Dessa maneira, muitas peças já podem ser definidas, como é o caso das peças das figuras 4.17 e 4.18. Por essa razão essas duas projeções, a frontal e a superior, são chamadas de projeções básicas do Sistema Mongeano. Entretanto, muitas vezes as duas projeções básicas não são suficientes para o entendimento de alguns objetos. Sendo necessárias outras projeções. A figura 4.19, mostra épuras de um mesmo objetoe os desenhos isométricos das possíveis interpretações dessas épuras. Na primeira linha da figura abaixo se percebe que apenas uma das vistas é conhecida. Nesse caso, são possíveis pelo menos três interpretações do objeto, como mostram as figuras da linha 1, colunas A, B e C. Todas essas figuras podem ser a figura dada na épura 1. Quando são fornecidas duas vistas, épura 2, a figura da coluna C é descartada, pois se vê que a vista superior não é compatível com a vista superior de um cilindro. Mesmo assim, ainda se tem duas possibilidades, os objetos das colunas A e da coluna B. Para que se possa ter certeza de que objeto se trata, mais uma vista tem que ser dada. Tem- se, então, a épura 3, que traz as vistas (F), (S) e (LD). Com tais informações é possível afirmar que o objeto tratado é o que está representado na coluna B. UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 53 Épuras A B C 1 2 3 Fig. 4.19 Para realizar a projeção de todas as seis possíveis faces do ortoedro de referência que envolve um objeto no espaço, se faz uso de outra técnica que é a da caixa imaginária de projeção. Diferente do já conhecido ortoedro de referência, a caixa imaginária de projeção não fica totalmente ajustada ou “colada” ao objeto, de forma que seja o menor ortoedro que envolva todas as faces do objeto. Pelo contrário, o objeto é posicionado no interior da caixa imaginária de projeção de maneira que haja certo afastamento entre suas faces e as faces da caixa como aparece na figura 4.20. Após o posicionamento do objeto dentro da caixa imaginária de projeção se procede com a representação de cada uma das faces do objeto em cada uma das faces da caixa, ou seja, as faces da caixa imaginária de projeção funcionam como planos de projeção, e duas a duas funcionam como diedros, observar a figura 4.20. UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 54 Fonte: DUARTE, 2008. Fig. 4.20 Fonte: DUARTE, 2008. Fig. 4.21 Após as projeções, a caixa imaginária de projeção é aberta, como mostra a figura 4.21. Esse movimento é o mesmo que Gaspard Monge fez ao fazer o plano horizontal coincidir com o plano vertical, para assim criar a épura mongeana. No caso da figura analisada, após a abertura da caixa, todos os planos envolvidos coincidiram com o plano vertical e, assim, tem-se as vistas mongeana de todas as faces do objeto, ver figura 4.22. É possível perceber que as vistas ficam organizadas segundo certa ordem, como mostra a figura 4.22. Esta ordem não é aleatória, ela é o resultado do processo de obtenção das vistas como foi visto nas figuras 4.20, 4.21 e 4.22. Essa organização também deixa clara uma característica das vistas mongeanas, a relação projetiva entre as faces, a qual se dá por meio das linhas de chamada, como mostra a figura 4.23. A relação projetiva possibilita que as informações dimensionais de uma face auxiliem a construção de outras. É exatamente essa relação que possibilita que operações gráficas sejam realizadas na épura, isso porque elas registram as medidas lineares e angulares do objeto, bem como das distâncias entre as arestas e os planos de projeção. Fonte: DUARTE, 2008. Fig. 4.22 Fig. 4.23 UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 55 A vista FRONTAL (F) é considerada a principal vista da peça. É nela que, geralmente, ficam as informações mais importantes. Tal vista representa a projeção obtida no plano vertical de projeção. A figura 4.22 mostra que a esta face fica localizada aproximadamente no centro da épura. Esses dois fatores, juntamente com a relação projetiva existente entre as faces, fazem com que ela seja referência para a construção ou localização das outras. A vista SUPERIOR (S) se localiza abaixo da vista frontal e a vista INFERIOR (I), se localiza acima. Seguindo o mesmo raciocínio a vista LATERAL DIREITA (LD) fica à esquerda da vista frontal e a vista LATERAL ESQUERDA (LE) fica à direita da vista frontal. A vista POSTERIOR (P) pode ficar ao lado das vistas laterais ou acima da vista inferior ou ainda abaixo da vista superior. No exemplo dado na figura 4.22, a vista posterior está localizada ao lado da vista lateral esquerda. 4.5. Os Eixos Coordenados É interessante perceber que a interpretação ou leitura das informações trazidas pelo Sistema Mongeano exige um pouco mais de abstração e de conhecimento gráfico, uma vez que diferentemente do Desenho Isométrico ou da Perspectiva Cilíndrica Cavaleira, as informações sobre as dimensões do objeto vêm separadas. Cada vista traz duas das três dimensões do objeto. A vista FRONTAL, por exemplo, traz as medidas de largura (x) e de altura (z), já a vista SUPERIOR traz as medidas de largura (x) e profundidade (y). Da mesma maneira acontece com as outras vistas, ou seja, cada uma dela mostra apenas uma combinação de duas dimensões: • As vistas laterais mostram profundidades (y) e alturas (z); • As vistas superior e inferior mostram profundidade (y) e largura (x); • As vistas frontal e posterior mostram largura (x) e altura (z). Fig. 4.25 A figura 4.25 traz ilustrados os eixos coordenados com todas as combinações de dimensões por face. Para visualizar uma peça representada no Sistema Mongeano é preciso estabelecer um diálogo entre todas as vistas mostradas. Somente assim, é possível ter uma ideia da totalidade da peça. UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 56 4.6. Visualização das Vistas Mongeanas e da Peça MUDANÇA DE PLANO Fig. 4.26 A figura 4.26 mostra a representação de duas superfícies distintas, identificadas pelos números 1 e 2. Nela é possível concluir que são duas superfícies devido à presença da reta destacada. Tal reta representa uma mudança de plano, a qual pode ser: 1. uma reta de interseção entre as superfícies 1 e 2, ou; 2. uma terceira superfície perpendicular à superfície 1 e à 2. Essas duas possibilidades geram uma série de possíveis interpretações para a peça, como mostra figura 4.27. O fato é que a existência da linha na vista significa que há uma mudança de plano na peça. Para saber se a peça traz uma interseção entre superfícies ou uma terceira superfície é necessário que mais vistas sejam fornecidas, como foi discutido no item 4.4 dessa Apostila. Dessa forma, é possível fazer uma associação entre as vistas, bem como utilizar a relação projetiva existente entre elas, para definir a volumetria da peça. Fig. 4.27 A figura 4.28 traz a segunda vista a ser fornecida, nela estão indicadas por setas as superfícies 1 e 2, que estão reduzidas a uma reta. Com essa vista já se tem mais informações sobre a peça. Sabe- se, por exemplo, que não há superfícies curvas, o que descartaria algumas das possíveis interpretações da peça presentes na figura 4.27. Já a figura 4.29 traz as duas vistas associadas, tal fato facilita a interpretação das informações, inclusive porque pelo próprio posicionamento das vistas já é possível afirmar que a vista da figura 4.26 é a vista (F), enquanto que a vista da figura 4.28 é a vista (S) ou ainda que a primeira é a vista (I) e a segunda é a vista (F). O mais comum é que sejam fornecidas as vistas (F), (S), visto que essas são as vistas que mostram as faces com mais detalhes da peça. UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 57 Fig. 4.28Fig. 4.29 Fig. 4.30 A análise feita a seguir parte da interpretação de que a figura 4.29 traz as vistas (F) e (S). Tal figura mostra a superfície número 1 em vista (F) e reduzida a uma reta na vista (S). Isso ocorre porque essa superfície está posicionada de modo paralelo ao plano vertical e de modo perpendicular ao plano horizontal (ver figura 4.30). O resultado desse posicionamento é que a superfície aparece em VG na vista (F) e como uma reta paralela à linha de terra (LT) na vista (S). A superfície número 2 aparece do mesmo modo que a primeira superfície analisada, ou seja, em vista na vista (F) e como uma reta na vista (S). No entanto, seu posicionamento em relação aos planos de projeção é diferente. Ela está perpendicular ao plano horizontal, mas é oblíqua ao plano vertical (ver fig. 4.30). É por essa razão que ela aparece inclinada em relação à LT na vista (S). No caso da superfície número 3, é possível afirmar que ela está posicionada de maneira semelhante à superfície 1, porém nas vistas contrárias, ou seja, ela é paralela ao plano horizontal e perpendicular ao plano vertical (ver fig. 4.30). A interpretação de vistas mongeanas ocorre dessa maneira, ou seja, por meio da análise das superfícies da peça em relação aos planos de projeção e da relação que elas estabelecem entre si. Parece mais complicado do que é na realidade. O treino da visualização das vistas mongeanas e da interpretação das peças ocorre através da resolução dos exercícios. Após a resolução de um bom número deles, a análise acima se torna automática. 4.7. A Escolha das Vistas Quando utilizamos o Sistema Mongeano para representar um objeto, muitas vezes não precisamos desenhar as seis vistas. O desenho de três vistas, usualmente as vistas (F), (S) e uma das laterais, é suficiente para o entendimento de um objeto. Isso porque nessas três vistas podemos ver a combinação dos três eixos coordenados, dois a dois. No entanto, a escolha dessas três vistas é muito importante, pois elas devem mostrar o máximo de detalhes existentes no objeto. Se a escolha 3 3 1 2 3 UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 58 das faces a serem mostradas não for eficiente, pode haver tanto a dúvida quanto à volumetria da peça ou mesmo a interpretação incorreta da mesma. Vejamos o exemplo abaixo: dadas as duas vistas mongeanas da figura 4.31 há várias possibilidades de interpretação do objeto, como mostram as figuras 4.32 e 4.33. Se forem fornecidas somente tais vistas, não será possível definir qual a volumetria do objeto. Dessa maneira, deve-se sempre procurar representar as vistas do objeto que mais claramente caracterizem-no. De forma que não deixe margens para dúvidas na interpretação. Fig. 4.31 Fig. 4.32 Fig. 4.33 Como já foi mencionado nessa Apostila, geralmente são desenhadas três vistas de uma peça, porém, há situações em que a interpretação continua indefinida, como mostram as figuras 4.34 e 4.35. Fig. 4.34 Fig. 4.35 No caso das figuras acima, ter representado as vistas LD e LE não ajudou a interpretação da volumetria da peça porque ambas são equivalentes, ou seja, não mostram nada diferente uma da outra. Para resolver tal situação seria necessário representar outro conjunto de vistas. 4.8. Desenhando as Primeiras Peças em Mongeano O primeiro passo para desenhar é conhecer a convenção utilizada no Sistema Mongeano. Leia atentamente o quadro abaixo com os tipos mais usados de linhas, suas representações e suas funções no desenho técnico: UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 59 Fig. 4.36 Em seguida, é necessário identificar as medidas dos segmentos da peça nas direções das arestas do ortoedro de referência utilizando os conhecimentos já adquiridos sobre perspectiva cilíndrica cavaleira e desenho isométrico, como sugere a figura 4.37. Dando continuidade à representação da peça, são desenhadas as Linhas de Terra (LT), as quais são representadas por duas linhas ortogonais entre si. As LTs criam quadrantes dentro dos quais as vistas serão organizadas, como aparece na figura 4.38. Fig. 4.37 Fig. 4.38 O próximo procedimento consiste na escolha das vistas que serão projetadas. Em geral, são desenhadas no Sistema Mongeano as mesmas faces que aparecem na Perspectiva Cilíndrica Cavaleira ou no Desenho Isométrico, uma vez que se tem informações sobre elas, ou seja, não é preciso presumir informações. No entanto, essa prática não é regra. É possível ter que projetar faces que não estão sendo vistas. No exemplo mostrado as vistas escolhidas foram: (F), (S) e (LD), justamente as que aparecem no desenho isométrico dado, ver figura 4.39. Na sequência, as vistas são organizadas nos quadrantes formados pelas LTs, de acordo com a ordem mostrada na figura 4.22, ver resultado da organização das vistas na figura 4.40. Fig. 4.39 Fig. 4.40 TIPO DE LINHA REPRESENTAÇÃO FUNÇÃO Contínua Grossa contornos visíveis e arestas visíveis Contínua Fina linhas de interseção imaginárias, linhas de cotas, linhas de construção, linhas de chamada, hachuras e linhas de centro Tracejada Grossa contornos não visíveis e arestas não visíveis z y x FRONTAL LATERAL DIREITA SUPERIOR UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 60 Procede-se então para o desenho das vistas mongeanas da peça, deixando um espaço entre as vistas e as LTs. Esse espaço deve ter, de preferência, entre 0,5 e 1 cm. Uma vez escolhida, essa distância terá que se respeitada no desenho das outras vistas, tal fato mantém a relação projetiva entre as vistas. É possível começar o desenho por qualquer uma das vistas, no exemplo da figura 4.41, o desenho começa pela vista (F). De acordo com que já foi estudado, a vista (F) como qualquer outra vista, mostra duas das três coordenadas: a coordenada x (largura) e coordenada z (altura). O ponto A da figura possui, então, as seguintes coordenadas [x; z] = [ 1; 1]. Em todas as outras vistas o ponto A deve aparecer com as mesmas coordenadas. Fig. 4.41 Fig. 4.42 Na figura 4.42, que traz também a vista (S), é possível observar mais uma coordenada do ponto A, a coordenadas de y, que é [5]. Dessa forma, as três coordenadas são disponibilizadas, são elas [ x; y; z] = [ 1; 5; 1]. Com essa informação e a relação projetiva entre as faces, dada pelas linhas de chamada, é possível construir qualquer uma das outras vistas. A figura 4.43 mostra o ponto A sendo “transportado” pelas linhas de chamada para o quadrante onde será construída a vista (LD). As linhas de chamada são linhas de apoio, desenhadas com traço contínuo fino, que quando traçadas: � verticalmente, transportam medidas de largura (x); � horizontalmente transportam medidas de altura (z); � com o compasso ou o esquadro de 45° transportam medidas de profundidade (y). UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 61 Fig. 4.43 É importante observar que: � as medidas de profundidade são transportadas primeiro até o eixo y e só então são levadas com o compasso ou com o esquadro de 45° para o eixo x (que representa o rebatimento do eixo y na épura). Se as medidas de profundidades forem transportadas com o compasso, a ponta seca deve ser centrada na origem, dos eixos coordenados; � as linhas tracejadas são utilizadaspara representar existentes, porém não visíveis; � as linhas de chamada são traços contínuos finos; � que as linhas de terra e as arestas de peça devem ser traços contínuos grossos. 4.9. Os Sólidos Básicos: prismas, pirâmides, cilindros, cones e esferas Nessa disciplina, o aluno terá que redesenhar figuras que são fornecidas ora em perspectiva cilíndrica cavaleira, ora em desenho isométrico, no Sistema Mongeano. Ou, ainda, realizar o caminho inverso, ou seja, redesenhar figuras que são dadas em vistas mongeanas, em perspectiva cilíndrica cavaleira ou desenho isométrico. Para iniciar o desenho de um sólido seja qual for o sistema escolhido é preciso reconhecer suas propriedades geométricas. Além disso, é necessário que a figura dada seja compreendida, para isso é crucial reconhecer o tipo de representação em que a figura foi elaborada, ou seja, se a peça dada está representada em perspectiva cavaleira ou em desenho isométrico. Como cada um desses sistemas possui regras próprias de representação, já estudadas nos capítulos anteriores dessa Apostila, é possível extrair do desenho, com precisão, as grandezas lineares e angulares necessárias para a construção da peça no sistema pedido. 4.9.1. Prisma Para desenhar prismas, é preciso saber que eles são sólidos geométricos delimitados por faces planas, que suas bases pertencem a planos paralelos entre si e que suas faces laterais serão quadriláteros. Dado o objeto da figura 4.44, o primeiro procedimento é reconhecer em que sistema de representação ele foi desenhado. Dessa forma é possível extrair as informações, especialmente com relação às medidas de largura, comprimento e altura. No caso da figura, o objeto está desenhado em Perspectiva Cilíndrica Cavaleira e possui k = 0,5, isso significa que quando a peça for desenhada em Desenho Isométrico ou em Mongeano, as medidas relativas ao eixo y serão aumentadas, uma vez que nesses sistemas de representação o K sempre é igual a 1. Feito isso é necessário identificar as faces que estão sendo mostradas, no caso do exemplo são as (F), (S) e (LD), como mostra a figura 4.44. UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 62 k = 0,5 Fig. 4.44 Fig. 4.45 Em seguida, as vistas já identificadas, são organizadas nos quadrantes resultantes do encontro das Linhas de Terra, ver figura 4.45. É importante lembrar que é preciso definir a distância do objeto até os planos de projeção, bem como que essa distância deve ser respeitada em todos os quadrantes. A épura do objeto é iniciada com a representação da vista (F), a qual guarda as medidas de largura e altura, extraídas a figura dada em Perspectiva Cilíndrica Cavaleira, ver figura 4.46. Fig. 4.46 O próximo procedimento consiste na representação da vista (S) através do traçado das linhas de chamada (no sentido vertical), o que mais parece o prolongamento das arestas que representam as alturas, como pode ser visto na figura 4.47. Em seguida, as medidas de comprimento, extraídas da Cavaleira são introduzidas na épura no quadrante da vista (S), como aparece na figura 4.48. Após o desenho dessa vista, procede-se com o traçado das linhas de chamada horizontais. Estas vão partir da vista (F) levando as medidas de altura para a construção da vista (LD), bem como vão partir da vista (S) levando as medidas de comprimento para a construção da mesma vista. No caso da vista (S), as linhas de chamada vão até o eixo y, como está mostrado na figura 4.48. z y x FRONTAL LATERAL DIREITA SUPERIOR UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 63 Fig. 4.47 Fig. 4.48 Fig. 4.49 Com o compasso, ou com o esquadro de 45°, transportam-se as medidas de comprimento da vista (S) até o quadrante da vista (LD). O compasso deve ser centrado na origem dos eixos coordenados e devem partir de um eixo e chegar até o outro eixo como mostra a figura 4.49. Em seguida, as linhas de chamada são levantadas a partir do eixo para cruzarem-se com as linhas que partiram da vista (F). Dessa forma, a vista (LD) é definida, ver resultado final da épura na figura 4.49. 4.9.2. Pirâmides Fig. 4.50 Pirâmide é um sólido geométrico delimitado por faces planas, sendo sua base um polígono qualquer e suas faces laterais triângulos que possuem um ponto em comum chamado de vértice. Dada a pirâmide da figura 4.50, os primeiros procedimentos para sua representação em Mongeano é, como foi dito para Prismas, a identificação do sistema em que a figura dada foi desenhada, e depois sua compreensão. No caso do exemplo, a figura foi desenhada em Perspectiva Cavaleira. Um recurso que auxilia o entendimento de uma peça é, como foi discutido no primeiro capítulo da apostila, o uso da técnica do ortoedro de referência, ver figura 4.50. Em razão do desenho do ortoedro é possível afirmar que trata-se de uma pirâmide de base quadrangular reta, ou seja, todas as faces são iguais e o vértice se projeta no centro da base. O traçado em épura da pirâmide em estudo teve início com vista (S), que guarda as medidas de largura e de profundidade. O próximo procedimento é o desenho da vista (F). Para isso estendemos as linhas de chamada no sentido vertical, incluindo a linha de chamada que contém as UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 64 informações sobre o vértice. Em seguida, são traçadas linhas de construção, com as medidas de altura, trazidas da Perspectiva Cavaleira, ver figura 4.51. Na figura 4.52 é possível verificar que conhecendo a localização do vértice, facilmente são traçadas as duas arestas que representam as duas faces laterais da pirâmide, e por consequência, a face frontal é definida. As linhas de construção e de chamada podem ser deixadas no desenho, porém devem ser diferenciadas das arestas definitivas por meio da espessura do traço. Fig. 4.51 Fig. 4.52 Para desenhar a vista (LD), procede-se como foi explicado para os prismas, ou seja, as medidas de altura e de comprimento são transportadas para o quadrante em que a vista será desenhada por meio das linhas de chamada. Fig. 4.53 Ao se cruzarem, elas criam uma malha com linhas e pontos, que definem tanto as arestas definitivas quanto as não visíveis da peça. É importante perceber que os pontos sempre estarão sobre a mesma linha de chamada. Isso ocorre devido à existência da relação projetiva entre as faces, estabelecida pelas linhas de chamada. O ponto que define o vértice da pirâmide, por exemplo, “percorre” todos os quadrantes, ou seja, está em todas as vistas, sempre sobre a mesma linha de chamada, ver figura 4.53. 4.9.3. Cilindros Como já foi discutido no item 2.6 dessa Apostila, o cilindro é um sólido que, de acordo com uma de suas leis de geração, possui um eixo, uma diretriz e várias geratrizes. As geratrizes são retas paralelas entre si e todas são paralelas a um eixo, cuja visualização e entendimento são imprescindíveis para a representação desses sólidos em épura. UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 65 A representação de cilindros em vistas mongeanas ocorre como a representação de qualquer sólido geométrico estudado até o momento. Primeiramente, há a identificação das propriedades geométricas do objeto na figura dada. Essa etapa acontece com a identificação do sistema de representaçãoutilizado na figura dada. Depois, se dá a compreensão da volumetria da peça, essa etapa é feita, usualmente, por meio do desenho do ortoedro de referência na peça dada. Em seguida, são identificadas as faces que irão ser mostradas no desenho, assim, é feita a organização da localização dessas faces na épura. No caso da figura 4.54 estão sendo mostradas as faces (F), (S) e (LD). Por uma escolha didática as vistas a serem representadas em Mongeano serão as mesmas. Fig. 4.54 A figura 4.54 mostra uma Perspectiva Cilíndrica Cavaleira do cilindro que será desenhado em Mongeano. Nessa figura, o cilindro está envolvido pelo ortoedro de referência e quatro das suas geratrizes foram destacadas. As geratrizes em destaque são as chamadas Geratrizes de Limite de Visibilidade (GLVs). As GLVs são retas que estão presentes em qualquer representação de sólidos que possuem superfícies curvas. Isso porque superfícies dessa natureza não possuem arestas. Portanto, as GLVs servem para marcar os limites de visibilidade do observador. Tais limites variam de acordo com a vista mongeana elaborada. Quando um cilindro é representado em Perspectiva Cilíndrica Cavaleira, como é o caso da figura 4.54, sua superfície curva aparece na forma de dois traços verticais, indicados na figura como g5 e g6. Esses dois traços são as GLVs da Perspectiva Cavaleira. Tais geratrizes sempre tangenciam as circunferências das faces planas do cilindro. Quando esse mesmo cilindro é representado em Desenho Isométrico, o desenho mostra outro par de GLVs. O mesmo ocorre na representação do cilindro em vistas mongeanas. Quando se trata da vista (F) um par de GLVs aparece, o par g1 e g2, comparar as figuras 4.55 e 4.54. Já na vista (LD), o par mostrado é o g3 e g4. UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 66 Fig. 4.55 Como também já foi colocado, a representação no Sistema Mongeano pode começar a ser elaborada por qualquer uma das vistas. Na figura 4.55, a vista (S), que possui a forma de uma circunferência, foi a primeira a ser elaborada. Para isso foi definida uma medida de afastamento do sólido para os planos de projeção e desenhado um quadrilátero que representa a vista (S) do ortoedro de referência. Em seu interior desenha-se uma circunferência circunscrita que já é a vista (S) do cilindro. A vista (F) é composta por duas faces planas e por uma face curva. As faces planas aparecem reduzidas a retas no topo e na base da vista. A construção dessa face exige uma análise sobre como construir faces com essa natureza, pois elas não possuem arestas de onde partiriam linhas de chamada. Para desenhar as duas faces planas do cilindro, deve-se marcar a medida da altura desse objeto, a qual é trazida da Perspectiva Cavaleira e marcadas na vista (F) por meio de linhas de chamada paralelas ao eixo x, respeitando-se a medida de afastamento para os planos de projeção, como mostra a figura 4.55. Já para desenhar a face curva, o que deve ser observado é a extensão de visibilidade do observador, a qual compreende o arco 142, da figura 4.55, ou seja, a face curva do cilindro é vista pelo observador somente do ponto 1 até o ponto 2, o arco 132 fica não visível para o observador. Portanto, as linhas de chamada que partem dos pontos 1 e 2, e sobem na direção do quadrante da vista (F), marcam os limites laterais do sólido, sendo portanto, quando escurecidas, as GLVs. Essas retas representam os limites da extensão da face curva quando visualizada pelo observador na vista (F). A figura 4.56 traz a vista (LD), cuja construção obedece a mesma lógica utilizada para na construção da vista (F), ou seja, a utilização das GLVs como limites da extensão da visualização do sólido, só que nesse caso, as linhas de chamada partem dos pontos 3 e 4, porque é o arco 423 que está sendo visto pelo observador. Fig. 4.56 UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 67 4.9.4. Cones Fig. 4.57 Cones, assim como cilindros, possuem superfícies de diferentes naturezas, uma é plana e outra que é curva. Consequentemente, os procedimentos para a representação de cones no Sistema Mongeano se assemelham aos procedimentos da representação do cilindro nesse sistema, estudados no item acima. No entanto, os cones possuem um elemento que os cilindros não possuem, o vértice. Tal ente geométrico é o ponto de convergência de todas as geratrizes do cone, inclusive das GLVs, como pode ser observado na figura 4.57. Sua localização é muito importante na determinação das vistas mongeanas desse sólido. No caso da figura 4.57 estão sendo mostradas as faces (F), (S) e (LD). Por uma escolha didática, as vistas a serem representadas em Mongeano serão as mesmas. Em seguida, é feita a organização da localização dessas faces na épura. A representação de um cone segue a mesma lógica da representação de qualquer sólido geométrico. Primeiramente, há a identificação das propriedades geométricas do objeto na figura dada. Essa etapa acontece com a identificação do sistema de representação utilizado. Depois, se dá a compreensão da volumetria da peça, essa etapa é feita, usualmente, por meio do desenho do ortoedro de referência na peça dada, ver figura 4.57. No caso do exemplo tratado nesse item, a representação em Mongeano vai ter início com a vista (S), pois a representação dessa vista consiste somente na construção de uma circunferência (circunscrita por um quadrado que é a vista superior do ortoedro de referência) e na localização do vértice do cone no centro dela, como mostra a figura 4.58. As GLVs não aparecem na vista (S), pois quando o observador está acima do objeto, ele não enxerga mudanças de plano. Em seguida, são localizados, na mesma vista, os limites laterais do cone, os pontos 1 e 2, ver figura 4.59. UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 68 Fig. 4.58 Fig. 4.59 Desses pontos partem as linhas de chamada que “sobem” na direção do quadrante da vista (F). Quando, nesse quadrante, há o cruzamento entre as linhas de chamada e a linha horizontal que marca o afastamento do plano até o sólido, são encontrados os pontos 1 e 2. Desses dois pontos partem as duas GLVs, que no caso do cone concorrem no vértice. As duas GLVs marcam a extensão da visibilidade do observador que no caso da figura 4.59 vai compreender tudo que é visto no arco 1 2. Fig. 4.60 A altura onde o vértice fica na vista (F) é trazida da Perspectiva Cilíndrica Cavaleira e posta na vista (F) sobre a linha de chamada que parte da projeção do vértice na vista (S). A figura 4.60 traz a construção da vista (LD). A representação dessa vista é o resultado do cruzamento das linhas de chamada que partem da vista (S), com as linhas de chamada que partem da vista (F). É possível observar que na vista (LD) aparecem as GLVs que partem dos pontos 3 e 4 presentes na vista (S). UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 69 4.9.5. Esferas A esfera é um sólido geométrico que possui uma característica marcante em relação aos outros sólidos, uma única superfície curva. Consequentemente, a esfera só possui geratrizes curvas e são de dois tipos: meridianos ou paralelos, como aparece na figura 4.61. Tendo a esfera uma superfície curva não há arestas ou vértices. http://www.mat.uel.br/geometrica/php/gd_t/gd_15t.php Fig. 4.61 A representaçãoda esfera é feita usualmente em Vistas Mongeanas e em Isometria, ou ainda em Desenho Isométrico. Não é usual representar a esfera em Perspectiva Cilíndrica Cavaleira porque a esfera fica tão deformada que deixa de parecer uma esfera. Conforme vimos no capítulo 3, na Isometria (exata) as medidas paralelas aos eixos coordenados sofrem uma deformação natural de 0,816, tanto na altura, como na largura e na profundidade, ou seja, em todas as suas medidas. No entanto, o desenho do contorno aparente da esfera não sofre deformação, como mostra a figura 4.62, isso ocorre porque todas as medidas já foram deformadas. Para representar a esfera em Desenho Isométrico vai ocorrer o contrário, ou seja, como as medidas que estão paralelas aos eixos coordenados sofrem deformação, a qual é desconsiderada, o desenho do contorno aparente da esfera – que na Isometria Exata não sofre deformação – será deformado em 0,816, como mostra a figura 4.63. Fig. 4.62 Fig. 4.63 Na prática, para desenhar a esfera em Desenho Isométrico utilizamos o Ortoedro de Referência desenhado em medidas reais. Em sequência, para desenhar o contorno aparente da UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 70 esfera centramos o compasso no vértice central que pertence simultaneamente as vistas frontal, superior e lateral direita. A abertura do compasso será igual ao raio da esfera, mas atenção! O raio real deve ser dividido pelo fator de deformação 0,816 para que o contorno aparente da esfera fique proporcional ao Desenho Isométrico. Observe atentamente o exemplo da figura 4.64, para desenhar uma esfera de raio 2cm. Desenha-se um ortoedro de referência, em medidas reais, ou seja, com 4cm em todos os lados. Em seguida, se desenha o contorno aparente da esfera, centrando o compasso no centro e com raio, dessa vez deformado, isto é, 2cm (raio real) dividido por 0,816 (fator de deformação). Para dividir a esfera ao meio, desenhamos um plano que divide o Ortoedro, também em medidas reais, procedemos então o desenho da elipse inscrita ao plano desenhado anteriormente, também em medidas reais. Fig. 4.64 Uma curiosidade importante é que quando se está trabalhando com a meia esfera, é possível construir o ortoedro de referência, depois a elipse que dividirá a esfera ao meio e para desenhar o contorno aparente da esfera podemos simplesmente observar os raios ao invés de calcular. Os raios paralelos aos eixos coordenados estão em medida real, ou seja, 2cm, mas o raio no sentido horizontal (que não está paralelo a nenhum eixo) já está desenhado com a deformação desejada, como mostra a figura 4.64. Os procedimentos para a representação de esferas em épura são os mesmos procedimentos utilizados para representar qualquer outro sólido geométrico. Portanto, primeiramente, há a identificação das propriedades geométricas do objeto na figura dada. Essa etapa acontece com a 4,0 4,0 4,0 elipse que divide a esfera em meias esferas UFPE – Departamento de Expressão Gráfica CAPÍTULO 4 – Perspectiva Cilíndrica Ortográfica 71 identificação do sistema de representação utilizado. Depois, se dá a compreensão da volumetria da peça, essa etapa é feita, usualmente, por meio do desenho do ortoedro de referência na peça dada, ver figura 4.64. Quando o observador vê uma esfera, seja na vista (F), (S), (LD) ou qualquer outra, a linha que ele enxerga são meridianos, como mostra as figura 4.61. A representação da esfera no mongeano se assemelha de certa forma à representação do cone e do cilindro. Isso ocorre porque no caso da esfera também teremos geratrizes de limite de visibilidade. Ao iniciarmos o desenho pela vista (S), por exemplo, o observador vê apenas uma circunferência. A linha da circunferência é uma das GLVs da esfera, g2, um paralelo equivalente ao equador da terra. Dando continuidade ao desenho, parte-se para a vista (F), e traça-se duas tangentes à g2 da vista (S). No sentido da largura, é traçada então uma nova GLV, g1, que corresponde à vista (F) da esfera, composta por dois meridianos. Para finalizar, procede-se o desenho da vista (LD), por meio de linhas de chamadas tangentes à g2 da vista (S) no sentido da profundidade e linhas de chamada tangentes à g1 da vista (F) no sentido da altura. É traçada então uma nova GLV, g3, que corresponde a dois meridianos. Observe atentamente a figura 4.65. Observe que para efeitos didáticos foram indicadas as posições de todas as GLVs em todas as vistas. Fig. 4.65 Fig. 4.66 Conclui-se assim que as linhas de chamada são retas tangentes às GLVs de cada projeção da esfera, ou seja, a circunferência vista pelo observador em cada vista. É importante destacar também que em Perspectiva Cilíndrica Cavaleira e Desenho Isométrico, a linha que representa a esfera é chamada de Contorno Aparente da esfera.
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