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Marcelo Murga Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 2 - DESENHO TÉCNICO CAPÍTULO 2 Elementos de Geometria Plana Construções geométricas Mediatriz Polígonos Triângulos Circunferência Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 3 - CONSTRUÇÕES GEOMÉTRICAS: Neste capítulo será visto as relações geométricas existentes e como elas podem ajudar na construção do desenho, através basicamente do uso de compasso e esquadros. - CONCEITOS BÁSICOS: Todas as construções geométricas partem de princípios básicos, estudados desde a antiguidade. Quando ainda não existia sistemas matemáticos bem definidos, todo o estudo de geometria era feito através dos desenhos. Tais conceitos são válidos até hoje, mesmo com os recursos disponíveis atualmente. - LOCAIS GEOMÉTRICOS: Um local geométrico define uma condição, uma propriedade, ou uma restrição em um desenho, que inclusive pode ser expressa matematicamente. Um exemplo simples é a circunferência: todos os pontos no traço da circunferência estão a mesma distância do centro. Retas paralelas são outro exemplo de local geométrico: são dois conjuntos de pontos que nunca se cruzam, e que estão à uma distância fixa. Em suma, todas as formas no desenho são locais geométricos, e através de suas propriedades é que iremos relacioná-los. Um exemplo prático: - Tem-se dois pontos no espaço, denominados “A” e “B”, conforme a Figura 1, e deseja-se encontrar um terceiro ponto “C” que esteja à mesma distância “x” de ambos os pontos. - Sabemos que a circunferência define um conjunto de pontos que se encontra com a mesma distância do centro. Com o compasso, pegamos na régua o tamanho “x” e traçamos duas circunferências, uma com centro em “A” e outra com centro em “B”. Veja a Figura 2. Figura 1 Figura 2 A interseção das duas circunferências é a nossa solução. Vemos inclusive que existem dois pontos válidos, marcados como “C1” e “C2” – figura 4, o que é Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 4 - perfeitamente plausível. Caso o problema tivesse maiores restrições (por exemplo, escolher o ponto mais alto) somente um dos pontos seria a solução correta. Figura 3 Figura 4 Se escolhermos distâncias “x” maiores ou menores, teremos outras soluções. Veremos inclusive que podemos ter distâncias cujas respostas é somente um ponto, ou distâncias em que as circunferências não se cruzam, não havendo solução. O conjuntos de soluções, conforme nós variamos a distância “x”, pode ser definida por uma reta. Esta reta é outro local geométrico, neste caso definindo um conjunto de pontos que são equidistantes de “A” e “B”, contendo inclusive “C1” e “C2”. Figura 5 Figura 6 Com a prática veremos que não é necessário traçar circunferências inteiras para encontrar os pontos, figura 6. Usa-se somente um traço onde provavelmente estará o ponto. Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 5 - MEDIATRIZ DE UMA RETA: A mediatriz m de um segmento AB é a reta perpendicular ao segmento passando por seu ponto médio M. Um ponto P qualquer pertence à mediatriz m de AB se e somente se triângulos PMA e PMB são congruentes. Assim os ângulos PMA e PMB são retos, já que são ângulos congruentes com soma medindo 180 graus. BISSETRIZ DE UM ÂNGULO: Verifique que a semi-reta divide o ângulo AÔB em dois ângulos ( AÔB e CÔB ) congruentes. Nesse caso, a semi-reta é denominada bissetriz do ângulo AÔB. Bissetriz de um ângulo é a semi-reta com origem no vértice desse ângulo e que o divide em dois outros ângulos congruentes. Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 6 - Utilizando o compasso na construção da bissetriz de um ângulo Determinação da bissetriz do ângulo AÔB. Centramos o compasso em O e com uma abertura determinamos os pontos C e D sobre as semi-retas, respectivamente. Centramos o compasso em C e D e com uma abertura superior à metade da distância de C a D traçamos arcos que se cruzam em E. Traçamos, determinando assim a bissetriz de AÔB. POLÍGONO REGULAR: É todo polígono que possui lados e ângulos congruentes entre si. NOMENCLATURA O nome de um polígono regular será dado de acordo com seu número de lados. Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 7 - POLÍGONO REGULAR INSCRITO Todo polígono regular é inscritível, isto é, pode ser inscrito em uma circunferência. O polígono e a circunferência possuem o mesmo centro O e o mesmo raio R. O raio R do polígono regular vai do centro a um de seus vértices. TRIÂNGULOS - POLÍGONOS DE TRÊS LADOS: Quanto aos lados: Equilátero - todos os lados iguais: Isósceles - dois lados iguais: Escaleno - todos os lados diferentes: Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 8 - Quanto aos ângulos: Acutângulo - Três ângulos agudos, ou seja, menores do que 90° Obtusângulo - Um ângulo obtuso, ou seja, um ângulo com mais de 90° Retângulo – Um ângulo de 90° graus, também chamado ângulo reto TRIÂNGULO -MEDIANA - BISSETRIZ - ALTURA MEDIANA: Mediana é um segmento que divide as bases do triângulo em duas partes iguais. Dessa forma temos que mediana é um segmento de reta com origem em um dos vértices do triângulo e extremidade no ponto médio do lado oposto ao vértice. BISSETRIZ: Bissetriz também é um segmento de reta com origem em um dos vértices do triângulo com a outra extremidade no lado oposto a esse vértice. Sendo que ela divide ao meio o ângulo correspondente ao vértice. Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas NívelTecnólogos e Engenharias - 9 - MEDIATRIZ: Mediatriz é a reta perpendicular a um lado do triângulo, traçada pelo seu ponto médio. ALTURA Encontramos a medida da altura de um triângulo através de um segmento de reta com origem em um dos vértices e perpendicular (forma um ângulo de 90º) ao lado oposto. ALTURA NO TRIÂNGULO ACUTÂNGULO O segmento AH tem origem no vértice A e é perpendicular ao lado BC, portanto, AH é a altura do ΔABC. ALTURA NO TRIÂNGULO RETÂNGULO O segmento EF representa a altura do ΔEFG, pois é perpendicular ao lado FG. ALTURA NO TRIÂNGULO OBTUSÂNGULO PX é a altura do ΔPQR. Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 10 - BARICENTRO DO TRIÂNGULO: As três medianas de um triângulo interceptam-se num mesmo ponto (baricentro) que divide cada mediana em duas partes, tais que a parte que contém o vértice é o dobro da outra. INCENTRO DO TRIÂNGULO: Chama-se incentro de um triângulo, ao ponto de encontro das suas bissetrizes. Este ponto situa-se sempre no interior do triângulo e tem especial importância, por ser eqüidistante aos três lados do triângulo. CIRCUNCENTRO DO TRIÂNGULO: A mediatriz do lado de um triângulo é uma reta perpendicular ao lado no seu ponto Médio. Se traçarmos as mediatrizes dos três lados de um triângulo, elas intersectam-se num ponto O, chamado circuncentro. Este ponto está eqüidistante (à mesma distância) dos três vértices do triângulo e é o centro duma circunferência circunscrita ao mesmo. Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 11 - ORTOCENTRO DO TRIÂNGULO: A altura de um triângulo é o segmento perpendicular compreendido entre o vértice e o lado oposto. Um triângulo admite três alturas. As alturas (Ha, Hb e Hc) de um triângulo intersectam-se num ponto H, chamado ortocentro. CIRCUNFERÊNCIA: TANGÊNCIA E CONCORDÂNCIA Tangência: qualidade de tangente, ligando pontos, linhas, arcos e circunferências. Concordância: ato de concordar, acordo, harmonia. Os fundamentos gerais de tangência são: 1. Tangenciar um ponto significa contê-lo; 2. O ponto de tangência entre uma reta e uma circunferência é sempre perpendicular ao raio da mesma; 3. O ponto de tangência entre duas circunferências (ou arcos) pode ser obtido unindo-se os centros das mesmas. Exemplos: Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 12 - Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 13 - Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 14 - Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 15 - Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 16 - Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 17 - Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 18 - 20. Dividir uma circunferência em 3 partes iguais: 21. Dividir uma circunferência em 4 partes iguais: Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 19 - 22. Dividir uma circunferência em 5 partes iguais: 23. Dividir uma circunferência em 7 partes iguais: Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 20 - 24. Dividir uma circunferência em 9 partes iguais (1º Processo): 25. Dividir uma circunferência em 9 partes iguais (2º Processo): Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 21 - 26. Dividir uma circunferência em 9 partes iguais pelo método de Bion ou Rinaldini: 27. Dividir uma circunferência em 10 partes iguais (1º Processo): Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 22 - 28. Dividir uma circunferência em 10 partes iguais (2º Processo): 29. Dividir uma circunferência em 11 partes iguais (1º Processo): Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 23 - 30. Dividir uma circunferência em 11 partes iguais (1º Processo): Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 24 - EXERCÍCIOS: 1. Desenhe um segmento de reta e trace com auxílio de compasso a mediatriz a esta reta. 2. Desenhe duas semi-retas com a mesma origem e trace a bissetriz do ângulo formado, com auxílio de compasso. Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 25 - 3. Desenhe um triângulo escaleno e o Incentro do mesmo, com auxílio do compasso. 4. Desenhe um triângulo e a circunferência que tangencia os três vértices. Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 26 - 5. Desenheum triângulo e determine o baricentro. 6. Desenhe um triângulo e determine o ortocentro. Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 27 - 7. Reconstrua os desenhos a seguir em formato A4 padronizado utilizando as técnicas de construção geométrica, é obrigatório uso do compasso e régua: Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 28 - Departamento do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Área Engenharias Material Instrucional Técnico de Apoio às Disciplinas de Desenho Técnico e correlacionadas Nível Tecnólogos e Engenharias - 29 -
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