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1 2 PREFÁCIO. A Geometria Descritiva teve um papel preponderante na formação de Engenheiros e Arquitetos como instrumento para desenvolver a visão e o raciocínio espacial. A partir do advento das novas diretrizes curriculares a Geometria Descritiva vem perdendo espaço, tornando-se em alguns cursos, disciplina eletiva. A Geometria Descritiva é uma das disciplinas fundadoras do curso de Engenharia da Escola Politécnica de Paris, e no Brasil já foi disciplina ensinada no ensino médio, antigo Segundo Grau. Nesta época as disciplinas de apoio à Geometria Descritiva: o Desenho de Observação e a Geometria Plana eram também disciplinas autônomas que posteriormente foram acopladas a Artes e à Matemática, diminuindo drasticamente o seu conteúdo. Atualmente na maioria dos cursos de Engenharia e Arquitetura, a Geometria Descritiva está inserida na disciplina Desenho Técnico em prejuízo de ambas. Nesses cursos os alunos perdem a oportunidade de desenvolver o pensamento tridimensional, a habilidade de ver com a mente o que ainda não existe materialmente e poder representá-lo de forma inequívoca. Isso não é apenas uma lacuna na formação de engenheiros e arquitetos, mas uma falha na formação de todas as pessoas, qualquer que seja a profissão. Nesta abordagem da Geometria Descritiva destinada aos alunos do Curso de Engenharia Civil optamos por privilegiar as soluções gráficas e o entendimento espacial de figuras e sólidos, lançando mão de explicações matemáticas somente quando estritamente necessário. Pelo mesmo motivo, procuramos apresentar exercícios com sólidos (prismas e pirâmides) para desenvolver o sentido de visão e raciocínio espacial e tornar o estudo menos árido. Dividimos a apostila em quatro momentos: após uma rápida introdução, o estudo do ponto com apresentação de vários desenhos em três dimensões, no segundo capítulo o estudo da reta, divididos em duas etapas, uma primeira abordagem com os aspectos tridimensionais e na seqüência um estudo mais aprofundado das épuras e seus corolários; da mesma forma no terceiro capítulo que trata dos planos, dividimos o estudo em duas partes como nas retas, inclusive porque a repetição ajuda na fixação; e finalmente nos métodos descritivos procuramos ilustrar cada um dos métodos com exercícios envolvendo sólidos. Palmeira dos Índios, 03 de Novembro de 2014. Claudio Bergamini Professor MsC. em Arquitetura 3 ÍNDICE. Introdução à Geometria Descritiva 1. Ponto 1.1. Conceitos Primitivos 1.2. Sistema Mongeano de projeção 1.3. As projeções do ponto 1.4. As coordenadas do ponto 1.5. Notação 1.6. Estudo do ponto 1.7. Posições genéricas do ponto 1.8. Simetria do ponto 1.9. Projeção lateral do ponto 2. Reta 2.1. Estudo da reta 2.2. O ABC da reta 2.3. Traços da reta 2.4. Regras de visibilidade em sólidos 2.5. Posições particulares das retas 2.6. Pertinência de ponto à reta 2.7. Marcação de pontos em retas 2.8. Percurso das retas 2.9. Posições relativas entre retas 3. Plano 3.1. Estudo do plano 3.2. Traço de um plano 3.3. O ABC do plano 3.4. Posições particulares do plano 3.5. Traço lateral do plano 3.6. Pertinência: ponto a plano – reta a plano 3.7. Marcação de pontos em planos projetantes 3.8. Marcação de pontos em planos não projetantes 3.9. Retas em planos 3.10. Principais de um plano 3.11. Retas de máximo declive e de máxima inclinação 4. Métodos Descritivos 4.1. Introdução 4.2. Método da mudança de planos 4.3. Método das rotações 4.4. Método dos rebatimentos 5. Projeções cotadas 5.1. Introdução 5.2. Superfícies topográficas 5.3. Taludes de corte e aterro 6. Referências bibliográficas 4 INTRODUÇÃO À GEOMETRIA DESCRITIVA. O desenho como forma de conhecimento. O desenho considerado de uma forma mais ampla que o senso comum, ou como apresentado pelas definições dos dicionários, conforme a definição abaixo parece permanecer ainda um mistério que demanda pesquisas mais aprofundadas. Desenho s.m. (lat.tar. Designium) 1.Arte de representar visualmente, por meio de traços, a forma e eventualmente os valores de luz e sombra de um objeto ou figura. (LAROUSSE). De maneira geral o desenho é definido como um suporte artístico ligado à produção de obras bidimensionais, uma forma de expressão através de linhas, pontos e formas. Podemos dizer que essas definições não comportam tudo que o desenho representa para a ciência. Basicamente podemos verificar duas formas pelas quais o desenho se manifesta: como forma de expressão e como forma de informação, comunicação e registro. A escrita, a fala e o desenho representam idéias e pensamentos. O desenho além de idéias e pensamentos expressa realidades que não podem ser descritas por outras formas de comunicação, como o conceito de velocidade, estados de espírito, emoções, paradoxos. O desenho como forma de expressão, revela nuances que vão muito além da escrita e da fala, revela coisas que o próprio autor dos desenhos ignora. Desenho de paradoxo: duas imagens em um só desenho Renata Highlight 5 Arte rupestre: realismo e precisão. A arte rupestre que sempre nos surpreende pelo realismo e pela sensibilidade, que nos parece contemporânea, indica a necessidade de uma representação ritual da realidade. Nas civilizações antigas vemos os desenhos como forma de comunicação estilizada na escrita, mapas e estudos científicos. Hieróglifos egípcios Hieróglifos maias Mapa da América – sem data Desenho de anatomia – Leonardo da Vinci 6 Geometria - o desenho como representação precisa da forma e tamanho. A palavra Geometria de origem grega é formada por geo (terra) e metria (medida), a Geometria que parece tão antiga quanto a escrita apresenta o desenho como uma conjunção com a matemática, o desenho como representação da forma e tamanho, de maneira precisa. Há 5.000 anos era a ciência de medir terrenos, seus perímetros e áreas, desenvolvida a partir da necessidade de medir terras, construir casas, templos monumentos, navegar, calcular distâncias. Os seus registros estão presentes nos legados de todas as civilizações: babilônios, egípcios, gregos, chineses, romanos, hindus, árabes utilizaram as formas geométricas no seu dia-a-dia. Papiro de Moscou Escrito em hierático (escrita sacerdotal do antigo Egito) de autor desconhecido por volta de 1850 a.C., as duas dimensões são, aproximadamente 8 cm de largura por 5 metros de comprimento. Contém 25 problemas, sendo impossível interpretar muitos deles devido ao grau de degradação do manuscrito. Neste papiro é apresentada uma forma de cálculo do tronco de pirâmide quadrada. “Um tronco de pirâmide tem 6 cúbitos de altura, 4 cúbitos de base por 2 cúbitos de topo. Qual o volume?” Museu Pushkin - Moscou Os conceitos, propriedades e resultados apresentados na Geometria são muito antigos, começaram a adquirir a forma que os conhecemos hoje com as investigações de Tales, que viveu por volta do ano 600 a.C., ganharam força nas escolas de Pitágoras, Aristóteles e Platão, e foi organizado, pela primeira vez, por Euclides, um matemático da escola de Alexandria que viveu por volta do ano 300 a.C.. Por essa razão, a Geometria é muito freqüentemente denominada de “Geometria Euclidiana“, foi aperfeiçoada pelos sucessores de Euclides e, até o ano 500 d.C., já tinha sua forma atual. “Sócrates – Os sofistas dão a esta linha o nome de diagonal e, por isso, usando esse nome, podemos dizer que a diagonal é o lado de um quadrado de área dupla, exatamente como tú, ó escravo de Mênon, o afirmaste.” (Diálogos, Mênon – Platão)7 Os padrões da natureza e suas simetrias e muitos problemas práticos do nosso cotidiano podem ser traduzidos e transformados em diagramas geométricos. A análise e interpretação desse modelo trazem um melhor entendimento, novas informações ou respostas para o problema original, e constituem a rotina de trabalho quando estudamos Geometria. O desenvolvimento da Geometria se ampliou de várias formas, derivando em diversos campos de estudo como: Geometria Plana, Geometria Espacial, Geometria Analítica – estudo das figuras por meio da álgebra, com auxílio do sistema cartesiano, Geometria Descritiva – estudo das figuras no espaço, Geometria Esférica – trata da superfície bi-dimensional numa esfera, Geometria Fractal – ramo da matemática que estuda o comportamento dos “fractais”. Geometria e Projeto. Embora tenha ocorrido um grande avanço na construção de edifícios e máquinas que são parte importante do desenvolvimento tecnológico ainda não havia um método de representação de objetos tridimensionais de forma precisa e inequívoca. Em outras palavras, embora se construísse segundo algum tipo de projeto, este não era acessível a todos, permanecia um segredo dos construtores. Assim não temos registros de grandes construções ancestrais como os palácios da Babilônia ou as pirâmides do Egito. Piscina representada no túmulo do Escriba Nebamon – XVIII Dinastia (1550 a 1307 a.C.) – Museu Britânico de Londres. 8 Desenho de Brunelleschi Na ilustração da página anterior vemos projeto egípcio que apresentam plantas e vistas que provavelmente só eram entendidos pelos próprios projetistas. Mais abaixo desenhos de Brunelleschi de uma estrutura de madeira para apoio de uma cúpula, desenhos de Leonardo da Vinci ilustrando máquinas, parecem desenho técnico, mas ainda não existia o método de se representar objetos tridimensionais de forma precisa. Desenho visionário de Albretch Dürer (Pintor, gravador e matemático alemão - 1471-1528), produzido quase três séculos antes do surgimento da linguagem da Geometria Descritiva de Gaspar Monge. Desenho de Leonardo da Vinci 9 Geometria Descritiva - representação precisa e não ambígua de objetos, mecanismos e construções. A Geometria descritiva elaborada pelo matemático Gaspard Monge (Beaune - França – 10 de maio de 1746 – 28 de julho de 1818) constitui-se em um método simples de representar com precisão as características geométricas de um produto, mecanismo, construção, etc.. Inicialmente utilizada para fins militares, e em seguida ensinada na École Polytechnique, uma das mais antigas, célebres e prestigiosas universidades de engenharia francesa, fundada em 1794 durante a Revolução Francesa, é a responsável direta pelo florescimento industrial e pelo rápido desenvolvimento tecnológico do mundo contemporâneo. O Sistema Mongeano utiliza projeções cilíndricas ortogonais em que através das projeções sobre o plano horizontal, o plano vertical e posteriormente o plano lateral introduzido pelo matemático italiano Gino Loria, consegue-se representar qualquer objeto tridimensional de forma precisa e inequívoca. É a ciência que estuda os métodos de representação gráfica das figuras espaciais sobre um plano. Projeção é o conjunto de operações geométricas que permite obter a figura formada pelos pontos de interseção dos raios projetantes que partem de um centro projetivo e incidem sobre uma figura do espaço, com uma superfície. Renata Highlight Renata Highlight 10 Por meio de uma operação denominada REBATIMENTO, gira-se o plano horizontal sobre o vertical gerando desenhos em duas projeções: Horizontal e Vertical. O resultado do rebatimento é denominado ÉPURA, e às projeções obtidas desse modo dá-se o nome de Projeções Ortográficas. O desmembramento das projeções do Plano Horizontal gera a Planta Baixa e das projeções no Plano Vertical, as Elevações e Cortes utilizadas nos desenhos de Arquitetura e Engenharia. O Desenho Técnico nada mais é do que a representação de objetos, máquinas, edifícios, etc. utilizando os princípios da Geometria Descritiva, acrescido de outras informações normatizadas internacionalmente. Como resultado dessa conjunção foi elaborada uma linguagem universal para todos os tipos de projetos o que representou um enorme impulso para o desenvolvimento de novas máquinas, acelerou o processo construtivo e propiciou o surgimento de novas tecnologias. Renata Highlight 11 12 PONTO Sumário 1. Conceitos Primitivos 2. Sistema Mongeano de projeção 3. As projeções do ponto 4. As coordenadas do ponto 5. Notação 6. Estudo do ponto 7. Posições genéricas do ponto 8. Simetria do ponto 9. Projeção lateral do ponto 13 1. Conceitos primitivos. - forma e dimensão - ponto, reta e plano (elementos fundamentais) - linha e superfície - espaço Proposições Básicas 1º) Há no espaço um número infinito de pontos, retas e planos. 2º) Um ponto pertence a um número infinito de retas e a um número infinito de planos. 3º) Uma reta contém um número infinito de pontos e pertence a um número infinito de planos. 4º) Um plano contém um número infinito de pontos e um número infinito de retas. São também considerados postulados básicos as seguintes afirmações: 5º) Dois pontos são suficientes para determinar uma reta. 6º) Três pontos não colineares são suficientes para determinar um plano. 7º) Dois planos determinam uma reta que pertence, simultaneamente, a ambos. 8º) Três planos, que não contém uma mesma reta, determinam um ponto comum. 9º) Um plano e uma reta que não lhe pertence, determinam um ponto comum. Proposições Decorrentes Se uma reta define uma determinada direção, a 5ª proposição básica permite afirmar que: 1º) Duas retas distintas (portanto, não coincidentes) são paralelas quando têm a mesma direção. Do 5ª e da 6ª proposição básica pode-se deduzir de imediato que: 2º) Uma reta e um ponto que não lhe pertence determinam um plano. 3º) Duas retas coplanares (portanto, que pertencem a um mesmo plano) determinam um ponto comum. 4º) Uma reta pertence a um plano, quando pelo menos dois de seus pontos pertencem ao plano. 5º) Para que uma reta seja paralela a um plano, basta que seja paralela a uma reta desse plano. Renata Highlight 14 2. Sistema Mongeano de Projeção. O Sistema Mongeano de projeção utiliza uma dupla projeção cilíndrico- ortogonal, onde dois planos, um horizontal e um vertical, se interceptam no espaço, sendo, portanto, em função de suas posições, perpendiculares entre si. A intersecção desses planos determina uma linha chamada Linha de Terra (LT). Esses planos determinam no espaço quatro diedros numerados no sentido anti-horário. Após Monge ter sistematizado a Geometria Descritiva, foi acrescentado por Gino Loria um terceiro plano de projeção para melhor localização de objetos no espaço. Este terceiro plano de projeção, denominado plano Lateral, forma com o diedro conhecido um triedro trirretângulo, sendo, portanto, perpendicular aos planos Horizontal e Vertical de projeção. O plano lateral fornecerá uma terceira projeção do objeto. Até agora representamos os objetos no espaço. Para representarmos esses objetos no plano bidimensional do papel, é necessário que o plano horizontal e vertical coincidamem uma única superfície plana. Monge utiliza um artifício, rotaciona o plano horizontal em 90°, fazendo com que o plano horizontal coincida com o vertical. Esse procedimento chama-se rebatimento. Renata Highlight Renata Highlight 15 Podemos notar que na épura, as duas projeções de um ponto pertencem a uma mesma reta perpendicular à L.T. esta reta é denominada linha de chamada. A distância de um ponto ao Plano Horizontal (PH) é denominada COTA do ponto; que em projeção é representada em épura pela distância de sua projeção vertical até a linha de terra. A distância de um ponto ao Plano Vertical (PV) é denominada AFASTAMENTO do ponto; que em projeção é representada em épura pela distância de sua projeção horizontal até a linha de terra. DIEDRO - é formado por dois planos de projeção ortogonais - um horizontal, um vertical. LINHA DE TERRA - reta determinada pela intersecção dos planos Horizontal e Vertical de projeção. REBATIMENTO – rotação do PH em 90° para obtenção da épura. ÉPURA - representação de figuras no plano bidimensional, por suas projeções. LINHAS DE CHAMADA - reta perpendicular à linha de terra, que liga as projeções horizontais e verticais de pontos. COTA – distância de um ponto ao PH. AFASTAMENTO – distância de um ponto ao PV. VERDADEIRA GRANDEZA - VG - diz-se que uma projeção está em VG quando o objeto está paralelo ao plano de projeção, projetando o mesmo com sua real superfície. Renata Highlight 16 Planos de Projeção Plano Vertical ou Plano Frontal de Projeção (PV ou PF), o outro é horizontal e designa-se por Plano Horizontal de Projeção (PH). Esses planos cruzam-se numa reta que se designa por Linha de Terra ou LT. Utilizaremos a nomenclatura PH e PV para os planos de projeção. 17 Planos bissetores Os planos bissetores dividem os diedros em espaços iguais, chamados octantes. Como se pode verificar, planos de projeção e planos bissetores cruzam-se na LT. Chama-se β1/3 ao bissetor dos diedros ímpares e β2/4 ao bissetor dos diedros pares. 18 3. As projeções do ponto. Na Geometria Descritiva trabalha-se com projeções ortogonais, o que significa que as figuras geométricas são projetadas do espaço para os planos de projeção através de retas que lhes são perpendiculares. Os pontos são projetados do espaço para os planos de projeção através de retas que são perpendiculares aos planos, designadas por projetantes. Rodando em torno da LT, os planos de projeção ficam coincidentes, esse movimento é designado por rebatimento. Depois de projetados os pontos e de efetuado o rebatimento, as representações finais dos pontos ficam como mostra esta imagem. Note-se que os pontos A, B, C e D se situam nos diedros I, II, III e IV, respectivamente. 19 4. As coordenadas do ponto. Para representar pontos (e as outras figuras geométricas) consideram- se três coordenadas: abscissa, afastamento e cota. Aqui se explica em que consistem o afastamento e a cota. O valor da abscissa serve para situar o ponto ao longo do eixo x. Os pontos dados pelas suas coordenadas estão representados nos planos de projeção vistos de lado, na primeira imagem; nesta estão representados pelas suas projeções. Como se pode verificar, cotas positivas e afastamentos negativos originam projeções para cima da LT; afastamentos positivos e cotas negativas originam projeções para baixo da LT. 20 Coordenadas dos pontos representados: A(5;3;1) B(2;-1;4) C(-2,5;2;2) D(-1;-3;-3) E(4;0;2) F(0;2;1,5) G(-4;-1;0) H(3;3;-1) I(-5;-2;2) J(6;-3;-1) O plano de referência para a abscissa é o plano lateral de projeção. À esquerda desse plano as abscissas têm valores positivos, à direita têm valores negativos. Nas projeções é a reta y≡z que serve de referência para a marcação das abscissas. O valor da abscissa serve para situar o ponto ao longo do eixo x, à esquerda ou à direita de y≡z, ou de um ponto de referência marcado na LT. Exercício. Representar os pontos acima individualmente em épura e na caixa em três dimensões. Renata Highlight 21 5. Notação. A notação em Geometria Descritiva é variável, e tende a tornar o estudo mais complexo, optamos por utilizar a notação proposta por Cremona (Luigi Cremona – 1830-1903) que nos parece, para o iniciante, a que gera menos equívocos com o avanço no estudo da disciplina. Pontos retas e planos são designados por letras maiúsculas latinas, minúsculas latinas e minúsculas gregas respectivamente. Elementos objetivos, isto é, individualizados no espaço, são representados entre parênteses. A distinção entre as duas projeções do mesmo ponto, cota e afastamento é feita colocando-se plicas (linhas) à letra que se refere à projeção da cota. Os traços de um plano designam-se pela letra que o individualiza antecedida pelo plano de projeção considerado. A congruência de dois pontos, retas ou planos é traduzida pelo sinal de identidade. As projeções no plano lateral são acrescidas do índice º e a Linha de Terra é representada com traços nas extremidades. NOTAÇÃO Elemento Convenção Exemplos Objetivo Projeção horizontal Projeção vertical Projeção lateral Ponto Letra latina maiúscula (P) P P’ Pº Reta Letra latina minúscula (r) r r’ rº Plano Horizontal PH Plano Vertical ou Frontal PV ou PF Plano Lateral PL Planos Letra grega minúscula (α) hα fα lα Linha de Terra ou LT Linha com traço curto nas extremidades 22 6. Estudo do Ponto. Para determinarmos a posição de um ponto no espaço, é necessário projetá-lo sobre os dois planos de projeção ortogonais – plano de projeção horizontal (X,Y) e plano de projeção vertical (X,Z). O ponto é representado por suas coordenadas descritivas. P (x, y, z) P (x, y) – projeção de P no plano horizontal P’ (x, z) – projeção de P no plano vertical Pº (y, z) – projeção de P no plano auxiliar LINHA DE TERRA – interseção do plano horizontal e frontal de projeção PROJEÇÕES ORTOGONAIS DE P: P, P’ e Pº PROJETANTE - é a perpendicular traçada do ponto do espaço à sua projeção ortogonal (PP, PP’, PPº) LINHA DE PROJEÇÃO OU LINHA DE CHAMADA - é toda linha perpendicular a linha de terra, que une as projeções de um mesmo ponto, ou seja, é a projeção das projetantes. 23 Coordenadas descritivas do ponto: A (x,y,z) Abscissa (x) Afastamento (y) Cota (z) É a distância do ponto (objetivo) ao plano lateral de projeção, ou seja, o quanto o ponto se afasta da origem do sistema É a distância do ponto (objetivo) ao plano vertical de projeção, ou seja, o quanto o ponto se afasta do PV. É a distância do ponto (objetivo) ao plano horizontal de projeção, ou seja, é a altura em relação ao PH. 7. Posições genéricas do ponto. As coordenadas destes pontos são: A(3;1), B(2;2), C(1;3), D(0;4), E(-1;3), F(-2;2), G(-3;1), H(-4,0) I(-3;-1), J(-2;-2), K(-1;-3), L(0;-4), M(1;-3), N(2;-2), O(3;-1), P(4;0) Q(0;0) 24 8. Simetria do Ponto. Determinação de pontos simétricos Os pontos de referência utilizados nesta imagem são os seguintes: A(1;3) P(-4;2) Os simétricos de A são: B(1;-3) - simétrico em relação ao PHP C(-1;3) - simétrico em relação ao PFP D(3;1) - simétrico em relação ao β1/3 E(-3;-1) - simétrico em relação ao β2/4 F(-1;-3) - simétrico em relação ao eixo xOs simétricos de P são: Q(-4;-2) - simétrico em relação ao PHP R(4;2) - simétrico em relação ao PFP S(-2;4) - simétrico em relação ao β2/4 T(2;-4) - simétrico em relação ao β1/3 U(4;-2) - simétrico em relação ao eixo x As coordenadas dos pontos simétricos mantêm os valores absolutos dos do ponto de referência. 25 9. Projeção lateral do ponto. As três projeções de um ponto em perspectiva O ponto (P) é projetado no PH em P, no PV em P’ e no PL em Pº. Depois de feitas as projeções, os planos rebatem conforme mostram as setas. O primeiro rebatimento a considerar é o do PH, só depois de faz o rebatimento do PL. Do primeiro rebatimento resulta a coincidência dos eixos y e z. A projeção lateral de um ponto A projeção lateral obtém-se com linhas de chamada paralelas à LT e com uma rotação feita com o compasso colocado no ponto de cruzamento dos eixos. A rotação do compasso faz-se sempre no sentido inverso ao dos ponteiros do relógio. O ponto P corresponde ao que está representado em perspectiva. 26 Exercícios de fixação. (Representar as três projeções) 1. Representar a épura das projeções dos seguintes pontos: A (2;-1;3) B (4;2;2) C (-3;5;3) D (-4;-2;3) E (0;3;4) F (3;0;5) E fazer a sua análise no espaço. 2. Representar em épura as projeções dos seguintes pontos G (0;0;4) H (-1;2;0) e I (2;-1;0) E indicar a sua posição em relação aos planos de projeção. 3. Determine o ponto J, simétrico de K (2;3;-2) em relação ao plano Vertical. 4. Determine o ponto L, simétrico de M (1;2;3) em relação ao plano Horizontal. 5. Determinar as coordenadas de um ponto N simétrico de O (1;4;6) em relação à Linha de Terra. 27 28 RETA Sumário 1. Estudo da reta 2. O ABC da reta 3. Traços da reta 4. Regras de visibilidade em sólidos 5. Posições particulares das retas 6. Pertinência de ponto à reta 7. Marcação de pontos em retas 8. Percurso das retas 9. Posições relativas entre retas 29 1. ESTUDO DA RETA. Uma reta é determinada pelo deslocamento de um ponto em uma determinada direção. Pode-se representá-la por dois pontos e é identificada por letras latinas minúsculas. As duas projeções do segmento de reta Para obter as projeções do segmento de reta basta unir as projeções de mesmo nome. (A-B e A’-B’) Veremos que o segmento pode ter diferentes posições em relação aos planos de projeção, o que leva a que as suas projeções apresentem aspetos diferentes. Aqui vemos um segmento de reta oblíquo. 30 As três projeções do segmento de reta. Para obter a projeção lateral de um segmento de reta basta unir as projeções laterais dos seus extremos. Conforme a posição do segmento de reta, assim será o aspecto da sua projeção lateral. Exemplifica-se aqui com um segmento de reta de perfil. Uma reta no espaço pode ocupar três posições distintas em relação a um plano de projeção, sendo que cada uma delas resulta em um tipo de projeção particular: 31 Posições de retas em relação a um plano de projeção. Reta paralela ao Plano de Projeção Reta perpendicular ao Plano de Projeção Reta obliqua ao Plano de Projeção Projeção em Verdadeira Grandeza (VG) A projeção é igual à reta. Projeção Acumulada (PA) A projeção da reta é um ponto. Projeção Reduzida (PR) A projeção é menor que a reta. Reta paralela ao Plano de Projeção. O segmento de reta [AB] é paralelo a ambos os planos de projeção; essa posição designa-se por fronto-horizontal. O segmento [CD] é paralelo ao PH e oblíquo ao PV; designa-se por horizontal. O segmento [EF] é paralelo ao PV e oblíquo ao PH; a sua posição é frontal. 32 Reta perpendicular ao Plano de Projeção. Estes segmentos de reta também são paralelos a um plano de projeção, mas aquilo que aqui se salienta é a sua relação de perpendicularidade com os planos de projeção. O primeiro segmento é perpendicular ao PH e designa-se por vertical. O segundo é perpendicular ao PV, sendo de topo. De notar a coincidência que acontece numa das projeções dos extremos dos segmentos. Reta oblíqua ao Plano de Projeção. Estes segmentos de reta são ambos oblíquos aos planos de projeção. O [KL] é também oblíquo ao eixo x; designa-se por oblíquo. O [MN] é também perpendicular ao eixo x; a sua posição é de perfil. 33 Projeção lateral das retas. Reta oblíqua ao plano lateral de projeção Aqui se mostra como obter a projeção lateral de um segmento de reta oblíquo e de outro horizontal. O processo é o mesmo para qualquer segmento de reta. Reta paralela ao plano lateral de projeção Normalmente é com segmentos de reta paralelos ao plano lateral de projeção que há interesse em saber da sua projeção lateral. Aqui se mostra um segmento de reta vertical e outro de perfil. 34 Exercícios de Fixação 1. Representar, em dupla projeção, os segmentos de reta [IJ] e [KL] cujos extremos são: I(8;2;2) K(2;1;2) J(4;4;0) L(-3;4;-2) 2. Representar, em dupla projeção, os seguintes segmentos de reta: [MN], vertical, com 3 cm de tamanho, sendo M(4;3;2) o ponto de menor cota. [OP], de topo, com 4 cm de tamanho, tendo P(-3;0;3) menor afastamento. 3. Representar, em tripla projeção, o segmento de reta cujos extremos são Q(-4;2;1) e R(-4;5;4) 35 2. O ABC da reta. De acordo com o método mongeano, determina-se a posição de uma reta no espaço através de suas projeções sobre dois planos de projeção ortogonais: plano de projeção horizontal, plano de projeção frontal. A reta pode ocupar sete posições distintas com relação aos planos horizontal e frontal de projeção. • Reta horizontal • Reta frontal • Reta fronto-horizontal • Reta vertical • Reta de topo • Reta de perfil • Reta oblíqua ou qualquer O ABC da reta abordará o estudo da reta em duas etapas, numa primeira aproximação apresentaremos o segmento de reta no primeiro diedro com suas características principais, na segunda abordagem consideraremos os quatro diedros e aprofundaremos os estudos com algumas proposições decorrentes. Podemos observar que as sete posições da reta podem ser agrupadas em três categorias: Retas paralelas aos planos de projeção: Horizontal Frontal Fronto-horizontal Retas perpendiculares aos planos de projeção: Vertical Topo Retas obliquas aos planos de projeção: Perfil Obliqua 36 RETA HORIZONTAL Características da reta Horizontal: O segmento AB tem mesma cota em todos os seus pontos, portanto é paralela ao PH. Por ser paralela ao PH, porém oblíqua ao PV, sua projeção horizontal está em VG e é oblíqua à LT. Tem afastamentos diferentes em seus pontos, é oblíquo ao PV, e também obliqua ao PL, fazendo ângulos com estes planos tendo portanto projeçãoreduzida (PR). Possui cotas (z) iguais e afastamentos (y) diferentes. Sendo oblíquo ao PV e paralelo ao PH, sua projeção vertical é paralela à LT. 37 RETA FRONTAL Características da reta Frontal: O segmento CD tem mesmo afastamento em todos os seus pontos, portanto é paralelo ao PV. Sendo paralelo ao PV, sua projeção vertical estará em VG e é oblíqua à LT. Tem cotas diferentes em seus pontos e, é oblíquo ao PH, sendo também obliqua ao PL, fazendo ângulos com estes planos tendo, portanto projeção reduzida (PR). Possui cotas (z) diferentes e afastamentos (y) iguais. Por ser oblíqua ao PH, mas paralela ao PV, sua projeção horizontal será paralela à LT. 38 RETA FRONTO-HORIZONTAL Características da reta Fronto-horizontal: O segmento EF tem mesma cota – distância do ponto ao PH - em todos os seus pontos, portanto é paralela ao PH. Tem também, mesmo afastamento – distância do ponto ao PV - em todos os seus pontos e, portanto é paralela ao PV. Por ser paralela ao PH e ao PV, suas projeções horizontal e vertical estão em VG – Verdadeira Grandeza Sendo paralela ao PV e PH também o será à LT. É perpendicular ao PL tendo, portanto projeção acumulada (PA). Possui cotas (z) e afastamentos (y) iguais. 39 RETA VERTICAL Características da reta Vertical: O segmento GH tem mesmo afastamento em todos os seus pontos, portanto é paralelo ao PV. Sendo paralelo ao PV, sua projeção vertical estará em VG e é perpendicular à LT. Tem cotas diferentes em seus pontos e, é perpendicular ao PH, tendo portanto projeção acumulada (PA) . Possui cotas (z) diferentes e afastamentos (Y) iguais. Sendo paralelo ao PV, sua projeção lateral também estará em VG. 40 RETA DE TOPO Características da reta de Topo: O segmento AD tem mesma cota em todos os seus pontos, portanto é paralela ao PH. Por ser paralela ao PH, sua projeção horizontal está em VG e é perpendicular à LT. Tem afastamentos diferentes em seus pontos e, é perpendicular ao PV, tendo portanto projeção acumulada (PA). Possui cotas (z) iguais e afastamentos (y) diferentes. Sendo perpendicular ao PV, sua projeção lateral também estará em VG. 41 RETA DE PERFIL Características da reta de Perfil: O segmento KL é oblíquo tanto ao PV, quanto ao PH, porém é paralelo ao Plano Auxiliar de Projeção (PL). Suas projeções horizontal e vertical estão em PR, porém sua projeção no PL está em VG. As cotas (z) e os afastamentos (y) são diferentes ao longo do segmento. As projeções horizontal e vertical são perpendiculares à LT. No espaço, ela pode ser concorrente à LT. 42 RETA OBLÍQUA Características da reta Oblíqua: O segmento MN é oblíquo em relação ao PV, ao PH e ao PL. Tanto as cotas como os afastamentos são diferentes ao longo do segmento. Nenhuma de suas projeções está em VG estão todas em PR. As projeções horizontais e as verticais são oblíquas em relação à LT. 43 Resumo das características principais das retas. Horizontal - VG no PH Frontal - VG no PV Fronto-Horizontal - VG no PH e no PV Vertical - VG no PV Topo - VG no PH Perfil - VG no PL Oblíqua - não apresenta VG 44 EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO Coordenadas:A (7;0;0) - B (3;0;0) - C (7;2;0) - D (3;2;0) - E (7;2;6) F (3;2;6) - G (7;0;6) - H (3;0;6) 1. Desenhar e identificar as seguintes retas: a) Que tipo de retas passam pelas arestas EF, EC, EG (mostrar a VG) b) Que tipo de retas passam pelas diagonais ED, FG, GC (mostrar a VG) c) Que tipo de retas passam pelas diagonais HC, GD, AF, BE 2. Desenhar a épura da pirâmide obliqua de base hexagonal regular inscrita em um círculo de raio=4 cm, dados: Centro O (10;8;3) Vértice da pirâmide V (1;8;13) A base encontra-se em plano paralelo ao PH. Lados da base fronto-horizontais. 3. Desenhar á épura de um prisma obliquo cuja base é um triângulo eqüilátero com 4 cm de lado, paralelo à LT, dados: Vértice esquerdo do triângulo inferior – A (15;8;3) Vértice direito do triângulo superior – B (3;8;13) A base e o topo são paralelos ao PH. 45 3. Traços da reta. Quando uma reta intercepta uma outra reta, ou mesmo um plano, chama-se traço da reta ao ponto de interseção dessa reta com outra, ou ainda, dessa reta com o plano. Quando uma reta intercepta o plano horizontal de projeção, o traço horizontal da reta é o seu ponto que tem cota nula. Quando a reta intercepta o plano vertical de projeção, o traço vertical da reta é o seu ponto que tem afastamento nulo. Em épura, o traço horizontal de uma reta - designado por (H) - tem sua projeção vertical H' sobre a linha de terra. O traço vertical - designado por (V) - tem sua projeção horizontal V sobre a linha de terra. 4. Regras de visibilidade em sólidos. 1- Contorno aparente visível (em ambas as projeções); 2- Em projeção horizontal são vistos os pontos de maior cota; 3- Em projeção vertical são vistos os pontos de maior afastamento; 4- Quando duas retas se cortam, uma é vista, a outra não; 5- Dois pontos visíveis determinam, geralmente, uma reta visível; 6- Basta que um ponto seja invisível para que a reta o seja; 7- Basta uma reta ser invisível para que a face o seja. 46 5. Posições particulares das retas. RETA HORIZONTAL Definição: Chama-se reta horizontal ou de nível a toda reta paralela ao plano horizontal e obliqua ao plano vertical. Teorema: Toda reta horizontal tem projeção vertical paralela à linha de terra. Recíproca: Toda reta que tem projeção vertical paralela à linha de terra é horizontal. 1-Todo segmento de reta horizontal tem projeção horizontal em VG. 2-O ângulo que uma horizontal faz com o PV é igual ao ângulo que sua projeção horizontal faz com a LT. 47 Épura da reta horizontal. Projeção lateral da reta horizontal. As projeções laterais das retas horizontais tenham cota positiva ou negativa, são coincidentes com as frontais. 48 RETA FRONTAL Definição: Chama-se reta frontal ou de frente a toda reta paralela ao plano vertical e obliqua ao plano horizontal. Teorema: Toda reta frontal tem projeção horizontal paralela à linha de terra. Recíproca: Toda reta que tem projeção horizontal paralela à linha de terra é frontal. 1-Todo segmento de reta frontal tem projeção vertical em VG. 2-O ângulo que uma frontal faz com o PH é igual ao ângulo que sua projeção vertical faz com a LT. 49 Projeção lateral da reta frontal. As projeções laterais das retas frontais tenham afastamento positivo ou negativo, são perpendiculares à LT. 50 RETA FRONTO-HORIZONTAL Definição: Chama-se reta fronto-horizontal ou horizontal de frente a toda reta paralela à Linha de Terra. Teorema: Toda reta frontal tem ambas as projeções paralelas à linha de terra. Recíproca: Toda reta cujas projeções são, ambas paralelas à linha de terra é fronto-horizontal.1-Todo segmento de reta fronto-horizontal tem ambas as projeções em VG. 2-A fronto-horizontal é perpendicular ao Plano de Perfil, isto significa que sua projeção lateral é um ponto. 51 Posições particulares da reta fronto-horizontal A reta fronto-horizontal apresenta algumas posições particulares quando está contida nos planos bissetores. Retas situadas nos planos bissetores e no eixo x As retas a e b situam-se no β1/3 porque as suas projeções se apresentam uma para cada lado da LT e com cotas e afastamentos iguais. As retas d e e têm projeções coincidentes, pelo que se situam no β2/4. Estas situações de pertinência aos planos bissetores são idênticas às que encontramos nos pontos. A reta c coincide com a LT. 52 A projeção lateral da reta fronto-horizontal. Para obter a projeção lateral desta reta roda-se para a LT a medida correspondente ao seu afastamento. Uma vez que a reta é perpendicular ao PL, a sua projeção lateral fica reduzida a um ponto, coincidente com a projeção lateral do traço da reta, o ponto L. 53 RETA VERTICAL Definição: Chama-se reta vertical a toda reta perpendicular ao plano horizontal. Teorema: Toda reta vertical tem projeção horizontal reduzida a um ponto. Recíproca: Toda reta cuja projeção horizontal reduz-se a um ponto é vertical. 1- A projeção vertical de uma vertical é perpendicular à LT. 2- Todo segmento de reta vertical tem projeção vertical em VG. 54 A projeção lateral da reta vertical. A projeção lateral da reta vertical fica perpendicular à LT, contendo a projeção lateral do seu traço. 55 RETA DE TOPO Definição: Chama-se reta de topo a toda reta perpendicular ao plano vertical. Teorema: Toda reta de topo tem projeção vertical reduzida a um ponto. Recíproca: Toda reta cuja projeção vertical reduz-se a um ponto é de topo. 1- A projeção horizontal de uma reta de topo é perpendicular à LT. 2- Todo segmento de reta de topo tem projeção horizontal em VG. 56 A projeção lateral da reta de topo. A projeção lateral da reta de topo fica paralela à LT e passa pela projeção lateral do seu traço. 57 RETA DE PERFIL Definição: Chama-se reta de perfil a toda reta ortogonal à linha de terra e obliqua a ambos os planos de projeção. Teorema: Toda reta de perfil tem ambas as projeções perpendiculares à LT, no mesmo ponto. Recíproca: Toda reta cujas projeções são perpendiculares à LT, no mesmo ponto, é de perfil. 1- Os ângulos que uma reta de perfil faz com os planos de projeção são complementares, porque o triângulo formado pela reta com suas projeções é retângulo. 2- A reta de perfil é paralela ao PL, por isso sua projeção está em VG. 58 Posições particulares da reta de perfil As posições particulares da reta de perfil são idênticas às da reta oblíqua. Por serem mais difíceis de visualizar a partir das suas projeções, mostram-se representações dessas retas nos planos de projeção vistos de lado. 59 Posições particulares da reta de perfil, representadas nas projeções e vistas de lado. Os traços da reta a têm medidas iguais, cada um representado para um lado da LT, o que faz com que essa reta seja paralela ao β2/4 e simultaneamente perpendicular ao β1/3. Os traços da reta b são coincidentes, o que faz com que seja paralela ao β1/3 e perpendicular ao β2/4. A reta c situa-se no β1/3, cruza o eixo x e contém o ponto P, que também se situa nesse bissetor. A reta d situa-se no β2/4, cruza o eixo x e contém o ponto Q, que se situa nesse bissetor. A reta e cruza a LT e contém o ponto R que é um ponto qualquer. As retas c, d e e são passantes, isto é, cruzam a LT, por que é aí que se situam ambos os seus traços. Para ficarem devidamente definidas há que acrescentar outro ponto que as situe no espaço. 60 A projeção lateral da reta de perfil Alguns exercícios de Distâncias, Ângulos, Paralelismos e Perpendicularidades determinam-se recorrendo à projeção lateral da reta. A reta de perfil é aquela que mais uso faz da projeção lateral. A projeção lateral de uma reta de perfil em perspectiva Aqui se mostram as três projeções de uma reta de perfil. Tal como acontece com o PV e o PH, a projeção no PL é feita na perpendicular a este plano. Uma vez obtida a projeção lateral, o PL rebate sobre o PV, ficando a projeção lateral da reta como se mostra na imagem seguinte. 61 A projeção lateral da reta de perfil. A projeção lateral da reta de perfil obtém-se unindo as projeções laterais dos pontos que a definem. Neste caso a reta está definida pelos seus traços, mas quando está definida por outros pontos procede-se do mesmo modo. A projeção Hº obtém-se rodando a medida de H no sentido inverso dos ponteiros do relógio. Reta de perfil com traços acima da LT A projeção Hº surge à esquerda de y≡z em virtude de o rebatimento do PH se efetuar no sentido inverso dos ponteiros do relógio. Reta de perfil com traços abaixo da LT A projeção lateral do ponto F está sempre em y≡z, obtém-se através de uma linha paralela à LT. 62 RETA OBLIQUA PARALELA DO BISSETOR ÍMPAR. Definição: Uma reta paralela ao BI é genérica. Teorema: Toda reta paralela ao BI tem projeções fazendo ângulos iguais com a LT. Recíproca: Toda reta cujas projeções (concorrentes) fazem ângulos iguais com a LT é paralela ao BI. 1- Se uma reta pertencer ao BI, suas projeções serão simétricas em relação à LT. 63 RETA OBLIQUA PARALELA AO BISSETOR PAR. Definição: Uma reta paralela ao BP é genérica Teorema: Toda reta paralela ao BP tem em épura projeções paralelas. Recíproca: Toda reta cujas projeções são paralelas é paralela ao BP. 1- Se uma reta pertencer ao BP, suas projeções serão coincidentes. 64 Posições particulares da reta oblíqua Retas passantes são as que cruzam a LT A reta a tem projeções coincidentes situa-se no β2/4; a reta b tem projeções com ângulos simétricos, situa-se no β1/3. Qualquer ponto da reta a tem projeções coincidentes, por isso pertence ao β2/4; qualquer ponto da reta b tem projeções simétricas, pelo que pertence β1/3. A reta c é uma reta passante qualquer, uma vez que as suas projeções têm ângulos diferentes. Reta oblíqua Projeção lateral da reta obliqua. Para determinar as projeções laterais das retas oblíquas é necessário determinar as projeções laterais de dois dos seus pontos. Aqui se utilizam os seus traços, mas podem ser utilizados outros pontos. 65 6. Pertinência de ponto à reta. No método da dupla projeção ortogonal, quando um ponto pertence a uma reta, as projeções do ponto estão situadas sobre as projeções de mesmo nome da reta. Em outras palavras: a projeção vertical do ponto pertencerá à projeção vertical da reta e a projeção horizontal do ponto, à projeção horizontal da reta. 66 7. Marcação de pontos em retas. Marcação de pontos nas retas fronto-horizontal, de topo e vertical. Para que um ponto pertença a uma reta é necessário que as suas projeções sesituem nas projeções homônimas dessa reta. Como veremos, basta dar uma das coordenadas de um ponto para que este pertença às retas fronto-horizontal, de topo e vertical. Marcação de pontos na reta fronto-horizontal. Todos os pontos que se marquem numa reta fronto-horizontal terão sempre o mesmo afastamento e a mesma cota (que são os da reta). Por isso, basta dar a medida da abscissa de cada um dos pontos. Aqui são dados os seguintes pontos: A, com 3cm de abscissa; B, com -2cm de abscissa; C, com 0cm de abscissas. Marcação de pontos nas retas de topo e vertical. Uma reta de topo mantém os mesmos valores de abscissas e de cota. Para marcar pontos nessa reta basta dar o valor do afastamento. Uma reta vertical mantém os valores de abscissas e de afastamento. Para marcar pontos nessa reta basta dar o valor da cota. J, com 2cm de afastamento; K, com -1cm de afastamento. L, com 2cm de cota; M, com -3cm de cota. 67 Marcação de pontos nas retas horizontal e frontal Também para traçar pontos situados nestas retas basta dar uma de duas coordenadas, já que a outra mantém o mesmo valor. Marcação de pontos na reta horizontal Todos os pontos que se marquem numa reta horizontal terão sempre a mesma cota (que é a da própria reta). Para marcar pontos nessa reta basta dar a medida da abscissa ou do afastamento. São dados os seguintes pontos, a título de exemplo: A, com 1,5cm de abscissa; B, com -1cm de afastamento; C, com 2,5cm de afastamento. Marcação de pontos na reta frontal Os pontos de uma reta frontal terão sempre o mesmo afastamento (que é o da própria reta). Para se marcar pontos nessa reta basta dar o seu valor de cota ou de abscissa. A título de exemplo são dados os seguintes pontos: J, com 3cm de cota; K, com 1cm de abscissa; L, com -2,5cm de cota. 68 Marcação de pontos nas retas oblíqua e de perfil Para marcar pontos na reta oblíqua basta dar uma das suas coordenadas, qualquer que ela seja. Para marcar pontos na reta de perfil dá-se o valor do afastamento ou da cota, já que o da abscissa é sempre o mesmo. Aqui recorre-se à projeção lateral para marcar pontos na reta de perfil. Marcação de pontos na reta oblíqua A reta oblíqua não mantém constante nenhuma coordenada, mas para se traçarem pontos nela basta que seja dada uma das suas coordenadas, seja ela qual for. São dados os seguintes pontos, a título de exemplo: A, com -1,5cm de afastamento; B, com 1cm de cota; C, com -2,5cm de abscissa Marcação de pontos na reta de perfil Uma reta de perfil mantém o mesmo valor de abscissa. Para se marcar pontos nessa reta recorre-se à projeção lateral, bastando saber o valor da cota ou do afastamento desses pontos. A título de exemplo são dados os seguintes pontos: M, com 1cm de afastamento; N, com - 1,5cm de cota. 69 8. Percurso das retas. Percurso das retas horizontal e frontal Determinamos os pontos notáveis e indicamos os diedros e os octantes por onde cada uma destas retas passa. É nisso que consiste a determinação do percurso de uma reta. Pontos notáveis de uma reta são os seus traços nos planos de projeção e nos planos bissetores. Percurso da reta horizontal Abaixo mostramos o percurso de uma reta horizontal com cota positiva e abertura para a direita. A reta cruza o β2/4 no ponto I e o β1/3 no ponto Q. Para obter o ponto Q traçou-se, a partir da LT, uma linha simétrica à projeção n; deste modo, esse ponto terá cota e afastamento iguais. Aplica-se este processo quando o ângulo da projeção da reta é um valor inteiro e conhecido. Percurso da reta frontal Esta reta tem afastamento positivo e abertura para a esquerda. Cruza o β2/4 no ponto I e o β1/3 no ponto Q. O ponto Q foi obtido traçando uma paralela à LT com medida igual à do afastamento da reta. É possível aplicar este processo apenas nas retas frontal e horizontal. 70 Percurso das retas oblíqua e de perfil Determinamos os pontos notáveis destas retas e indicamos os seus percursos. Percurso da reta oblíqua Abaixo indicamos o percurso de uma reta oblíqua com o traço frontal com cota positiva e o horizontal com afastamento positivo. A reta cruza o β2/4 no ponto I e o β1/3 no ponto Q. Para obter o ponto Q pode marcar-se um ponto qualquer numa das projeções (não é necessário dar-lhe nome) e transpor, com o compasso, essa medida para o lado oposto da LT. Com uma linha simétrica à da projeção utilizada determina-se o ponto. Percurso da reta de perfil Como as projeções frontal e horizontal são coincidentes, o percurso da reta de perfil indica-se na projeção lateral. Para determinar os pontos I e Q utilizam-se os traços laterais dos planos bissetores, que fazem 45º com os eixos. Esta reta estava, de início, definida pelos seus traços, mas se estiver definida por outros pontos procede-se de forma idêntica. 71 Percurso das retas de topo e vertical Neste caso os pontos notáveis determinam-se diretamente. Contudo, como uma das projeções destas retas fica reduzida a um ponto, sugere-se a indicação do seu percurso na projeção lateral. Percurso da reta de topo Os pontos Q e I, respectivamente do β1/3 e do β2/4, determinam-se diretamente, uma vez que o ponto Q tem uma projeção para cada lado da LT e o ponto I tem projeções coincidentes. Com recurso aos traços laterais dos planos bissetores, fica evidente o percurso da reta. Percurso da reta vertical Tal como na reta anterior, também aqui os pontos Q e I se determinam diretamente e se indica o percurso da reta na sua projeção lateral. 72 Exercícios de Fixação 1. Representar a reta fronto-horizontal h, que contém o ponto P(1;3;-1). Nela marcar os pontos: A, com 2cm de abscissa B, com 4cm de abscissa C, com -3cm de abscissa 2. Representar a reta horizontal n, com 2cm de cota, fazendo 40ºad, sendo o seu traço o ponto F com 2cm de abscissa. Nela marcar os pontos: D, com 4cm de afastamento E, com -1cm de abscissa G, com -1cm de afastamento I, com 6cm de abscissa 3. Representar a reta frontal f, que contém o ponto R(4;-3;6). Nela marcar os pontos: H, traço da reta, com -3cm de abscissa K, com 4cm de cota L, com -2cm de abscissa M, com -4cm de cota 4. Representar as retas h e n dos exercícios 1 e 2. Determinar as suas projeções laterais. 5. Representar a épura da pirâmide reta de base hexagonal, dados: (A) (9;4;?) (B) (6;4;?) (C) (5;5;?) (D) (6;6;?) (E) (9;6;?) (F) (10;5;?) (V) (7,5;0;2) O eixo da pirâmide é uma reta de perfil com inclinação 45º ad com PV Qual a altura da pirâmide? 6. Representar a épura do prisma obliquo de base hexagonal inscrita em um círculo de raio 2,5cm. Base I paralela ao PV com afastamento 3cm, inclinação 45ºad com PV, dados: Raio da Base I - RI (8,5;?;3,5) Raio da Base II - RII (3,5;9;?) Lados da base paralelos à LT. Qual a altura do prisma? 73 9. Posições relativas entre retas. Duas retas no espaço podem estar contidas em um mesmo plano, sendo chamadas de coplanares, ou podem estar contidas em planos diferentes, sendo chamadas de não coplanares. As retas coplanares podem ser: coincidentes, paralelas ou concorrentes. E as retas não coplanares são chamadas reversas. RETAS COINCIDENTES São coplanares, possuem mesma direção São retas de mesmo nome (horizontal, frontal,...) Possuem dois ou mais pontos em comum RETAS PARALELAS São coplanares. Possuem mesma direção São retas de mesmo nome (horizontal, topo,...) Não possuem ponto em comum Mantêm distância constanteentre sí. Quando duas - ou mais - retas são ditas paralelas, o ponto de concurso entre ambas é necessariamente impróprio. Isto significa dizer que tais retas têm a mesma direção. Podemos concluir então que, quando duas ou mais retas são paralelas, suas projeções de mesmo nome são, também, paralelas. 74 RETAS PARALELAS 75 Retas Paralelas Na figura abaixo, as retas representadas pelos pares, (r) e (s), (o) e (p) e (t) e (u), são paralelas. Por outro lado, podemos constatar que as retas (x) e (z) não são paralelas, porque as projeções de mesmo nome das retas não são paralelas. 76 RETAS CONCORRENTES São coplanares. Podem ou não serem retas de mesmo nome. Possuem ponto em comum. Poderão ser perpendiculares ou oblíquas. Vimos que, para que um ponto pertença a uma reta, basta que as projeções do ponto pertençam às projeções de mesmo nome da reta. Obviamente, se duas retas são concorrentes, o ponto de concorrência (ou de concurso) deverá ser comum às duas retas em questão, ou seja, as projeções do ponto deverão pertencer, simultaneamente, às projeções de mesmo nome da reta. Assim sendo, os pontos de concurso de ambas as projeções das retas deverão estar numa mesma linha de chamada. 77 Retas Concorrentes Nas épuras abaixo as retas representadas pelos pares (a) e (b), (r) e (s) e (t) e (w) são concorrentes. 78 RETAS REVERSAS Não são coplanares. Fazem entre si um ângulo qualquer. Não possuem ponto em comum (ponto de concorrência). Não mantêm distância constante entre si. Poderão ser ortogonais ou oblíquas (jamais serão perpendiculares). Retas Reversas Abaixo, os pontos de concurso de (v) e (u) não estão numa mesma linha de chamada, o que significa dizer que são retas reversas. 79 RETAS ORTOGONAIS São retas reversas que fazem entre si um ângulo de 90º. RETAS PERPENDICULARES São retas concorrentes que fazem um ângulo de 90º entre si. 80 Exercícios de Fixação 1. Representar a reta vertical v, com -2cm de afastamento e 3cm de abscissa. Nela marcar os pontos: H, traço horizontal Q, com 4cm de cota R, com -3cm de cota 2. Representar a reta oblíqua r, cujos traços são os pontos H(2;2;0) e F(4;0;5). Nela marcar os pontos: S, com 4cm de abscissa T, com 2cm de cota U, com 1cm de afastamento V, com -1cm de afastamento 3. Representar a reta c, que contém o ponto C(3;2;4) e é passante no ponto P com -2cm de abscissa. Determinar o percurso dessa reta. 4. Representar a reta de perfil p, cujos traços são os pontos H(3;2;0) e F(3;0;5). Determinar, recorrendo à projeção lateral, os seus pontos: X, com -1cm de afastamento Y, com 2cm de cota 5. Representar a reta a, definida pelos pontos R(4;1:3) e S(4;4;1).Determinar os pontos notáveis e o seu percurso. 6. Representar as três projeções, em épura da pirâmide oblíqua de base quadrada paralela ao PH, dados: (A) (21;4;4) (B) (18;1;4) (C) (15;?;?) (V) (2;9;14) E do prisma reto de base hexagonal paralelo ao PH, com altura de 14cm dados: (O) (10;7;2), raio = 2,5cm, lados paralelos à LT. 7. Representar as três projeções, em épura da pirâmide reta de base hexagonal (A) (9;4;?) (B) (6;4;?) (C) (5;5;2) (D) (6;6;?) (E) (9;6;?) (F) (10;5;2) (V) (7,5;0;7) o eixo é uma reta de perfil. E do prisma de base quadrada, paralela ao plano de perfil, a base mais afastada do plano de perfil é formada por: (A) (12,5;4;6) (B) (12,5;3;5) – ponto mais próximo ao PV Altura do prisma 7cm 81 82 PLANO 1. Estudo do plano 2. Traço de um plano 3. O ABC do plano 4. Posições particulares do plano 5. Traço lateral do plano 6. Pertinência: ponto e plano – reta e plano 7. Marcação de pontos em planos projetantes 8. Marcação de pontos em planos não projetantes 9. Retas em planos 10. Principais de um plano 11. Retas de máximo declive e de máxima inclinação 83 1. Estudo do Plano. Um plano é gerado a partir do deslocamento de uma reta em uma determinada direção e é representado por letras gregas minúsculas. 84 Um plano pode ser definido através dos seguintes elementos: 85 Um plano no espaço pode ocupar três posições distintas em relação a um plano de projeção, sendo que cada uma delas resulta em um tipo de projeção particular: 2. Traço de um plano Traço de um plano: Traço de um plano são as interseções deste plano com os planos horizontal e frontal de projeção. O traço de um plano é uma reta e é designado por uma letra do alfabeto grego que caracteriza o plano considerado e o índice do plano de projeção em que o mesmo se projeta (h- horizontal e f-frontal). 86 3. O ABC do plano. O plano pode ocupar sete posições distintas com relação aos planos horizontal e frontal de projeção. . Plano Horizontal Plano Frontal Plano de Topo Plano Vertical Plano de Perfil Plano de Rampa Plano Oblíquo ou qualquer PLANOS PROJETANTES E NÃO PROJETANTES. Podemos classificar os planos em projetantes e não projetantes. Projetantes são aqueles perpendiculares à pelo menos um plano de projeção. Neste caso, o ponto ou conjunto geométrico a eles pertencente terá conseqüentemente uma das projeções sobre o traço onde o plano é perpendicular. São planos projetantes: Horizontal, Frontal, Vertical, Topo e, de Perfil. São planos não projetantes: Obliquo ou qualquer, que contém a LT e, de Rampa ou // à LT. 87 PLANO HORIZONTAL (OU DE NÍVEL) • paralelo ao plano horizontal de projeção - VG • perpendicular aos planos vertical e auxiliar de projeção - PA As retas que podem estar contidas em um plano horizontal são: - fronto–horizontal; - horizontal; - de topo. Representação do plano horizontal: 88 Plano horizontal (ou de nível) O plano horizontal é paralelo ao plano horizontal de projeção e perpendicular ao plano frontal de projeção. Tem apenas traço frontal. Este plano é projetante frontal, uma vez que as figuras que ele pode conter ficam projetadas frontalmente no seu traço, ou seja, (fα) é o lugar geométrico das projeções verticais de todos os pontos do plano. O plano α, por ser paralelo ao PHP, cruza apenas o PFP numa reta que é o seu traço frontal, designado por (fα). Por se tratar de um plano projetante apenas com um traço, este indica- se entre parêntesis. O plano horizontal representado pelo seu traço O plano α tem cota positiva e corresponde àquele que é mostrado em perspectiva. O plano θ tem cota negativa e está apenas representado nesta imagem. Um plano com cota nula ficará com o seu traço coincidente com a LT. 89 PLANO FRONTAL (OU DE FRENTE) • paralelo ao plano frontal de projeção - VG • perpendicular aos planos horizontal e auxiliar de projeção - PA As retas que podem estar contidas em um plano frontal são:- vertical; - fronto–horizontal; - frontal. 90 PLANO FRONTAL O plano frontal é paralelo ao plano frontal de projeção e perpendicular ao plano horizontal de projeção. Tem apenas traço horizontal. Este plano é projetante horizontal, dado que as figuras que ele pode conter ficam projetadas horizontalmente no seu traço. O plano β, por ser paralelo ao PF, cruza apenas o PH, numa reta que é o seu traço horizontal, designado por (h β). Por ser um plano projetante apenas com um traço, este se indica entre parênteses. O plano frontal representado pelo seu traço O plano β tem afastamento positivo e corresponde àquele que é mostrado em perspectiva. O plano ρ tem afastamento negativo e está apenas representado nesta imagem. Um plano com afastamento nulo ficará com o seu traço coincidente com a LT. 91 PLANO DE PERFIL • perpendicular aos planos horizontal e frontal de projeção - PA • paralelo ao auxiliar de projeção - VG As retas que podem estar contidas em um plano de perfil são: - perfil; - vertical; - topo. 92 PLANO DE PERFIL O plano de perfil é perpendicular aos dois planos de projeção. Tem dois traços. Este plano é duplamente projetante, o que significa que todas as figuras que nele estiverem contidas ficam projetadas em ambos os seus traços. O plano ω cruza o PH em hω e o PF em fω. Esses são os seus traços horizontal e frontal, respectivamente. Representado pelos traços, o plano de perfil apresenta apenas esta possibilidade: os seus traços são sempre coincidentes e perpendiculares à LT. Nota-se que a coincidência entre os traços não existe no espaço, mas passa a existir após o rebatimento dos planos de projeção. 93 PLANO DE TOPO • perpendicular ao plano frontal de projeção - PA • oblíquo aos planos horizontal e auxiliar de projeção - PR As retas que podem estar contidas em um plano de topo são: - frontal; - topo; - oblíqua. 94 Plano de Topo O plano de topo é perpendicular ao plano frontal de projeção e oblíquo ao plano horizontal de projeção. Tem dois traços. Este plano é projetante frontal, pois todas as figuras que nele existam ficam projetadas frontalmente no seu traço frontal. O plano γ cruza o PF em f γ e o PH em h γ. São esses os seus traços O plano β tem abertura para a direita e corresponde àquele que está representado em perspectiva. O plano δ tem abertura para a esquerda. São estas as duas variantes de um plano de topo. O traço frontal do plano de topo é oblíquo à LT, o horizontal é perpendicular. 95 PLANO VERTICAL • perpendicular ao plano horizontal de projeção - PA • oblíquo aos planos frontal e auxiliar de projeção - PR As retas que podem estar contidas em um plano vertical são: - vertical; - horizontal; - oblíqua. 96 Plano Vertical O plano vertical é oblíquo ao plano frontal de projeção e perpendicular ao plano horizontal de projeção. Tem dois traços. Este plano é projetante horizontal, já que todas as figuras que ele pode conter ficam projetadas horizontalmente no seu traço horizontal. O plano π cruza o PH em hπ e o PF em fπ. Essas retas são os seus traços . O plano vertical representado pelos seus traços O plano π tem abertura para a direita e corresponde àquele que está representado em perspectiva. O plano θ tem abertura para a esquerda. Estas são as duas variantes que um plano vertical pode ter. O traço frontal do plano vertical é perpendicular à LT, o horizontal é oblíquo. 97 PLANO DE RAMPA • oblíquo aos planos horizontal e frontal de projeção - PR • perpendicular ao plano auxiliar de projeção - PA As retas que podem estar contidas em um plano de rampa são: - perfil; - fronto - horizontal; - oblíqua. 98 Plano de Rampa O plano de rampa é oblíquo aos dois planos de projeção e paralelo à LT. Tem dois traços. Este plano não é projetante. O plano θ cruza o PH em hθ e o PF em fθ. São esses os seus traços, paralelos à LT. O plano de rampa representado pelos seus traços Os traços do plano θ correspondem ao plano representado em perspectiva; o seu traço horizontal tem afastamento positivo e o frontal tem cota positiva. Esse plano passa pelos diedros II, I e IV. O plano φ está numa posição diferente, passando pelos diedros I, IV e III. 99 PLANO OBLIQUO • oblíquo aos planos horizontal, frontal e auxiliar de projeção - PR As retas que podem estar contidas em um plano oblíquo são: - perfil; - horizontal; - frontal; - oblíqua. 100 Plano Oblíquo O plano oblíquo é oblíquo aos dois planos de projeção e oblíquo a LT. Tem dois traços. Este plano não é projetante. O plano σ cruza o PH em hσ e o PF em fσ. São esses os seus traços, oblíquos a LT. O plano oblíquo representado pelos seus traços Os traços do plano σ, ambos com abertura para a direita, correspondem ao plano representado em perspectiva. O plano β apresenta traços com aberturas para lados contrários. Os traços do plano oblíquo são ambos oblíquos a LT, podendo apresentar aberturas para lados iguais ou diferentes. 101 PLANOS PARTICULARES Planos que ocupem posições especiais (paralelo ou perpendicular) a um dos planos de projeção, a um dos bissetores, ou a linha de terra. 1. Como os planos de projeção são ortogonais e os bissetores também, conclui-se que: - Todo plano paralelo a um dos planos de projeção é perpendicular ao outro (mas não reciprocamente); e 2. Como os planos de projeção são ortogonais e os bissetores também, conclui-se que: - Todo plano paralelo a um dos bissetores é perpendicular ao outro (mas não reciprocamente); 3. Do que foi dito anteriormente decorre que um plano particular pode constituir-se em caso especial. Assim, um plano perpendicular o BI pode não ter posição particular em relação ao PH, PV, BP ou PL; entretanto, um plano paralelo ao BI é paralelo à LT e necessariamente perpendicular ao BP. 4. Finalmente, um plano que não é paralelo, nem perpendicular a plano de projeção, a bissetor ou à linha de terra diz-se plano qualquer. 102 PLANO HORIZONTAL (OU DE NÍVEL) Chama-se plano horizontal a todo plano paralelo ao plano horizontal de projeção. Todo plano de nível é perpendicular ao plano vertical, vale dizer, é de topo. Como não corta o PH, atravessa apenas dois diedros, em particular é o próprio PH. Teorema: Todo plano horizontal tem traço vertical (único) paralelo à linha de terra. Recíproca: Todo plano cujo traço vertical é único e paralelo à linha de terra é horizontal. Observações 1. Por ser paralelo ao PH, a partir do qual se medem as cotas, então: Cada plano de nível é o lugar geométrico dos pontos que tem a mesma cota. 2. Por ser um plano perpendicular ao PV, tem-se que: O traço vertical de um plano horizontal é o lugar geométrico das projeções verticais dos pontos do plano. 3. Como o plano (α) é paralelo a um plano horizontal, conclui-se que qualquer ponto de um plano de nível determina-o. 4. As retas de um plano de nível são todas paralelas ao PH: fronto- horizontais, horizontais e de topo. 5. Toda figura contida num plano de nível tem projeção horizontal em VG. 103 104 PLANO FRONTAL (OU DE FRENTE) Chama-se plano frontal a todoplano paralelo ao plano vertical de projeção. Todo plano frontal é perpendicular ao plano horizontal de projeção, vale dizer, é vertical. Como não corta o PV, atravessa apenas dois diedros, em particular é o próprio PV. Teorema: Todo plano frontal tem traço horizontal (único) paralelo à linha de terra. Recíproca: Todo plano cujo traço horizontal é único e paralelo a linha de terra é frontal. Observações 1. Por ser paralelo ao PV, a partir do qual se medem os afastamentos, então: Cada plano frontal é o lugar geométrico dos pontos que tem o mesmo afastamento. 2. Por ser um plano perpendicular ao PH, tem-se que: O traço horizontal de um plano frontal é o lugar geométrico das projeções horizontais dos pontos do plano. 3. Como, por um ponto (A) só se pode traçar um plano (β) paralelo a um plano vertical, conclui-se que qualquer ponto de um plano frontal determina-o. 4. As retas de um plano de nível são todas paralelas ao PV: frontais, fronto-horizontais e verticais. 5. Toda figura contida num plano frontal tem projeção vertical em VG. 105 106 PLANO DE PERFIL Chama-se plano de perfil a todo plano perpendicular à linha de terra. O plano de perfil é perpendicular ao PH e ao PV, isto é, é simultaneamente vertical e de topo. Todo plano de perfil corta a linha de terra atravessando os quatro diedros. Teorema: Todo plano de perfil tem ambos os traços perpendiculares à linha de terra. Recíproca: Todo plano cujos traços são, ambos, perpendiculares à linha de terra é de perfil. Observações 1. Por ser paralelo ao plano lateral, a partir do qual se medem as abscissas, dar a abscissa de um ponto equivale a situá-lo num plano de perfil. 2. Todo ponto contido num plano de perfil tem ambas as projeções situadas no traço de mesmo nome do plano, então – cada traço de um plano vertical é o lugar geométrico das projeções de mesmo nome dos pontos do plano. 3. Como o plano perpendicular a uma reta de perfil é único, qualquer ponto de um plano de perfil determina-o. 4. As retas de um plano vertical são: de perfil, verticais e de topo. 5. O plano de perfil é paralelo ao plano lateral. 107 108 PLANO DE TOPO Chama-se plano de topo a todo plano perpendicular ao plano vertical de projeção e oblíquo ao plano horizontal. Todo plano de topo corta a linha de terra, tem traços concorrentes, atravessando os quatro diedros. Teorema: Todo plano de topo tem traço horizontal perpendicular à linha de terra. Recíproca: Todo plano cujo traço horizontal é perpendicular à linha de terra é de topo. Observações 1. Como o traço horizontal de um plano de topo é sempre perpendicular à linha de terra, dizemos que – um plano de topo fica individualizado pelo seu traço vertical. 2. Todo ponto contido num plano de topo tem projeção vertical no traço de mesmo nome do plano, então – o traço vertical de um plano de topo é o lugar geométrico das projeções verticais dos pontos do plano. Em conseqüência, o plano de duas retas cujas projeções verticais coincidem é de topo. 3. O plano projetante de topo de uma reta, isto é o plano que a projeta no PV, fica determinado pela projeção vertical da reta, isto é, qualquer reta (não de topo) de um plano de topo determina-o. 4. As retas de um plano de topo são: frontais, topo e oblíquas. 5. O ângulo que um plano de topo forma com o PH está em VG. 109 110 PLANO VERTICAL Chama-se plano vertical a todo plano perpendicular ao plano horizontal de projeção e oblíquo ao plano vertical. Todo plano vertical corta a linha de terra, tem traços concorrentes, atravessando os quatro diedros. Teorema: Todo plano vertical tem traço vertical perpendicular à linha de terra. Recíproca: Todo plano cujo traço vertical é perpendicular à linha de terra é vertical. Observações 1. Como o traço vertical de um plano vertical é sempre perpendicular à linha de terra, dizemos que – um plano vertical fica individualizado pelo seu traço horizontal. 2. Todo ponto contido num plano vertical tem projeção horizontal no traço de mesmo nome do plano, então – o traço horizontal de um plano vertical é o lugar geométrico das projeções horizontais dos pontos do plano. Em conseqüência, o plano de duas retas cujas projeções horizontais coincidem é vertical. 3. O plano projetante vertical de uma reta, isto é o plano que a projeta no PH, fica determinado pela projeção horizontal da reta, isto é, qualquer reta (não vertical) de um plano vertical determina-o. 4. As retas de um plano vertical são: horizontais, verticais e oblíquas. 5. O ângulo que um plano vertical forma com o PV está em VG. 111 112 PLANO PARALELO À LINHA DE TERRA Restringimos a denominação de plano paralelo à linha de terra a todo plano que satisfaça a esta condição e que seja oblíquo a ambos os planos de projeção. Teorema: Todo plano paralelo à linha de terra tem traços paralelos à linha de terra. Recíproca: Todo plano cujos traços são paralelos à linha de terra é paralelo à linha de terra. Observações 1. Por ser paralelo a reta da linha de terra, qualquer reta (não fronto- horizontal) de um plano paralelo à LT, determina-o. Para obtê-lo determinar os traços da reta. 2. Os traços horizontais de todas as retas do plano paralelo à LT eqüidistam desta reta, assim também os traços verticais, daí decorre que: - é constante a razão do afastamento do traço horizontal para a cota do traço vertical de todas as retas do plano paralelo à LT. 3. O terceiro plano de projeção, por ser perpendicular à LT, é perpendicular ao PH e ao PV, assim sendo estão em VG o traço lateral e os ângulos do plano com os planos de projeção. 4.O plano que contem a LT pode ser considerado como caso limite de plano paralelo à LT. 113 114 PLANO PERPENDICULAR AO BISSETOR ÍMPAR Restringimos esta denominação a todo plano perpendicular ao B1/3, que não seja paralelo ao B2/4. Teorema: Os traços de um plano perpendicular ao B1/3 são, em épura, simétricos em relação à LT. Recíproca: Todo plano cujos traços são, em épura, simétricos em relação à LT é perpendicular ao B1/3. Observações 1. Por ser perpendicular ao B1/3 por uma reta única, qualquer reta de um plano perpendicular ao B1/3, determina-o. Para obtê-lo determinar os traços da reta. 2.Em particular, qualquer dos traços de um plano perpendicular ao B1/3, determina-o, o outro será simétrico deste em relação à LT. 115 PLANO PERPENDICULAR AO BISSETOR PAR Restringimos esta denominação a todo plano perpendicular ao B2/4, que não seja paralelo ao B1/3. Teorema: Os traços (distintos) de um plano perpendicular ao B2/4 são coincidentes, em épura. Recíproca: Todo plano cujos traços (distintos) são, em épura, coincidentes, é perpendicular ao B2/4. Observações 1. Por ser perpendicular ao B2/4 por uma reta única, qualquer reta de um plano perpendicular ao B2/4, determina-o. Para obtê-lo determinar os traços da reta. 2. Em particular, qualquer dos traços de um plano perpendicular ao B2/4, determina-o: o outro será coincidente. 116 PLANO PARALELO AO BISSETOR ÍMPAR O plano paralelo ao B1/3 é paralelo à LT, pois a LT é uma reta do B1/3 Atravessa três diedros, sendo seus traços fronto-horizontais. Teorema: Todo plano paralelo ao B1/3 tem, em épura traços coincidentes, segundo uma paralela à LT. Recíproca: Todo plano cujos traços são, em épura, coincidentes segundo uma
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