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GEOMETRIA DESCRITIVA TEORIA DAS PROJEÇÕES Representação do ponto e da reta Carla Cardoso - ISTEC A Geometria Descritiva é a ciência que estuda as propriedades métricas e descritivas de todas as figuras geométricas por meio do uso sistematizado das projeções. 1. GEOMETRIA DESCRITIVA Com uma pequena soma de conhecimentos e usando um estudo lógico e metódico, de raciocínio em raciocínio, pode-se chegar à resolução de todos os problemas da Geometria Descritiva. Como Monge afirmou: «Quem sabe representar o ponto, a reta e o plano sabe toda a Geometria Descritiva.» Teoria das projeções Projeto de máquina de guerra, de Leonardo da Vinci. 1.1 História Na realização das primeiras obras de Arquitetura, surgiu a necessidade de primeiro elaborar a ideia concebida, para depois mais facilmente se passar à edificação efetiva. O grande geómetra francês Monge (séc. XVIII) fez um estudo cuidadoso dos «traçados» utilizados nos projetos das obras de arquitetura, e chegou à conclusão de que todos se baseavam num certo e pequeno número de princípios fundamentais, os quais vieram a constituir as bases da Geometria Descritiva. Todos os problemas presentes nesses traçados são problemas geometrizados, resolvidos depois com o auxílio das chamadas «projeções». Estudo para «A Adoração dos Magos», de Leonardo da Vinci. Uma vez que a Geometria Descritiva permite, dada a natureza do seu objeto, o desenvolvimento das capacidades de ver, perceber, organizar e catalogar o espaço envolvente, propiciando instrumentos específicos para o trabalhar - em desenho - ou para criar novos objetos ou situações, pode compreender-se como o seu alcance formativo é extremamente amplo. 1.2 Finalidade A aplicação da Geometria Descritiva pode ser encontrada na área da Arquitetura, da Estereotomia (estudo da maneira de proceder ao corte da pedra, da madeira, do ferro), das Artes Plásticas, do Design, da Engenharia ou da Matemática. 2. PROJEÇÃO Em Geometria Descritiva, projeção refere-se ao ato de representar um objeto através da passagem por todos os seus pontos de retas projetantes que intersectam um plano de projeção, assim formando a representação do objeto nesse plano. As características destas retas de projeção dependem do sistema de projeção que está a ser utilizado. Quando observamos uma sombra, temos a noção intuitiva de projeção Esquemas exemplificando dois processos de projeção que produziram as sombras. Projeção cónica (ou central) Projeção cilíndrica (ou paralela) Projeção ortogonal É um tipo de projeção paralela, com as projetantes perpendiculares ao plano de projeção. Projeção oblíqua É um tipo de projeção paralela, com as projetantes oblíquas ao plano de projeção. Para representar uma forma situada no espaço, no plano do desenho, há que utilizar sistemas de representação (ou projeção). Há que definir um conjunto de meios que permitem definir a projeção, ou projeções da forma, não só as relações matemático-geométricas entre os elementos que definem a forma, mas também a posição que ocupa no espaço. 3. SISTEMAS DE PROJEÇÃO SISTEMA DA PROJECÇÃO CÓNICA Se consideramos a origem da projeção o olho humano, a representação no quadro corresponde ao modo como o olho humano vê a figura. A projeção cónica passa a ser designada de perspetiva rigorosa (ou perspetiva linear). SISTEMA DA PROJECÇÃO AXONOMÉTRICA A projeção axonométrica é medida aos eixos, utilizando três planos de referência que se intersectam perpendicularmente entre si, formando um triedro. SISTEMA DA MÚLTIPLA PROJECÇÃO ORTOGONAL (OU SISTEMA DAS VISTAS) Neste sistema utiliza-se a projeção das seis faces de um paralelepípedo envolvente, para obter uma representação com mais pormenor e frontal de cada lado. Em baixo, a exemplificação em perspetiva do processo de obtenção da projeção. SISTEMA DA TRIPLA PROJECÇÃO ORTOGONAL (OU REPRESENTAÇÃO TRIÉDRICA) Neste sistema, há referência à posição relativa do objeto aos três planos de projeção, aos eixos coordenados, e a projeção de cada ponto da figura representada. Como o espaço é organizado em função de três planos, este sistema é designado de representação triédrica. SISTEMA DA DUPLA PROJECÇÃO ORTOGONAL (OU SISTEMA DIÉDRICO) Neste sistema, também conhecido por método de Monge, a representação de figuras geométricas situadas no espaço com duas projeções ortogonais, prescindindo-se da projeção no plano de perfil de referência, embora a existência deste plano esteja subentendida. Chama-se de projeção de um ponto (A) sobre um plano (), ao traço A, quando a reta projetante (O)(A), atravessa o plano (). 4. Representação descritiva através de projeções ortogonais (A) = Ponto (A) no espaço A= Projeção de (A) no plano 4.1 Projeção de um Ponto Chama-se projeção ortogonal de um ponto ao pé da perpendicular tirada ao plano. 4.2. Projeção Ortogonal de um Ponto 4.3 Métodos das Duplas Projeções. () = Plano Horizontal de Projeção (’) = Plano Frontal (Vertical) de Projeção (’) = Linha de Terra () = Semiplano Horizontal Anterior (p) = Semiplano Horizontal Posterior (’s) = Semiplano Vertical Superior (’i) = Semiplano Vertical Inferior () = Plano Horizontal de Projeção (’) = Plano Vertical de Projeção (’) = Linha de Terra () = Semiplano Horizontal Anterior (p) = Semiplano Horizontal Posterior (’s) = Semiplano Vertical Superior (’i) = Semiplano Vertical Inferior () = Plano Horizontal de Projeção (’) = Plano Vertical de Projeção (’) = Linha de Terra () = Semiplano Horizontal Anterior (p) = Semiplano Horizontal Posterior (’s) = Semiplano Vertical Superior (’i) = Semiplano Vertical Inferior () = Plano Horizontal de Projeção (’) = Plano Vertical de Projeção (’) = Linha de Terra () = Semiplano Horizontal Anterior (p) = Semiplano Horizontal Posterior (’s) = Semiplano Vertical Superior (’i) = Semiplano Vertical Inferior () = Plano Horizontal de Projeção (’) = Plano Vertical de Projeção (’) = Linha de Terra () = Semiplano Horizontal Anterior (p) = Semiplano Horizontal Posterior (’s) = Semiplano Vertical Superior (’i) = Semiplano Vertical Inferior () = Plano Horizontal de Projeção (’) = Plano Vertical de Projeção (’) = Linha de Terra () = Semiplano Horizontal Anterior (p) = Semiplano Horizontal Posterior (’s) = Semiplano Vertical Superior (’i) = Semiplano Vertical Inferior Plano de perfil Plano de perfil é um plano perpendicular aos planos de projeções passando por O. Um ponto tem abscissa positiva se está a frente do plano de perfil e negativa se estiver atrás. Linha de chamada É o segmento que une as duas projeções de um ponto e é sempre perpendicular à Linha de terra. Um ponto no espaço é determinado por três coordenadas: altitude (eixo Z), longitude (eixo X) e latitude (eixo Y). Seja o ponto P situado no primeiro diedro e projetado no PHP e no PFP. 5. REPRESENTAÇÃO DE PONTOS 5.1 Coordenada de um Ponto 5.1.1 Cota de um Ponto. É a distância de um ponto ao plano (). 5.1.2 Afastamento de um Ponto É a distância de um ponto ao plano (’). 5.1.3 Abscissa de um Ponto É a distância do ponto ao plano de origem. Logo a coordenada de um ponto é dada por: {abscissa; afastamento; cota} nesta ordem. É a representação de uma figura no espaço, dada por suasprojeções quando se gira o plano horizontal () até coincidir com o plano vertical (’). 5.2 Épura Em Épura, a cota de um ponto, mede-se pela distância da sua Projeção Vertical à Linha de Terra ( ’) e o afastamento de um ponto, mede-se pela distância de sua Projeção Horizontal à Linha de Terra ( ’). 5.3 Posições do Ponto 5.3.1 Ponto situado no 1º Diedro Todo ponto situado no 1º diedro tem, a Projeção Horizontal abaixo ( ’) e Projeção Vertical acima da ( ’). 5.3.2 Ponto situado no 2º Diedro Todo ponto situado no 2º diedro tem, tem, ambas as projeções acima da ( ’). 5.3.3 Ponto situado no 3º Diedro Todo ponto situado no 3º diedro tem, a Projeção Horizontal acima da ( ’) e Projeção Vertical abaixo da ( ’). 5.3.4 Ponto situado no 4º Diedro Todo ponto situado no 4º diedro tem, tem, ambas as projeções abaixo da ( ’). 5.3.5 Ponto situado no Plano Horizontal Anterior (a). Todo ponto situado no semi-plano horizontal anterior (a) tem, Projeção Horizontal abaixo da Linha de Terra ( ’) e Projeção Vertical sobre a Linha de Terra ( ’). 5.3.6 Ponto situado no Plano Vertical Superior (’s). Todo ponto situado no semi-plano vertical superior (’s) tem, Projeção Horizontal sobre a Linha de Terra ( ’) e Projeção Vertical acima da Linha de Terra ( ’). 5.3.7 Ponto situado no Plano Horizontal Posterior ( p). Todo ponto situado no semiplano horizontal posterior (p) tem, Projeção Horizontal acima da Linha de Terra ( ’) e Projeção Vertical sobre a Linha de Terra ( ’). 5.3.8 Ponto situado no Plano Vertical Inferior (’ i). Todo ponto situado no semiplano vertical inferior (’i) tem, Projeção Horizontal sobre a Linha de Terra ( ’) e Projeção Vertical abaixo da Linha de Terra ( ’). 5.3.9 Ponto situado na Linha de Terra ( ’). Todo ponto situado na linha de terra ( ’) tem, ambas as prejeçõesvsobre a Linha de Terra ( ’). Exemplo: Determine na épura abaixo os seguintes pontos: (A) (2;2;3) (B) (-3;1;2) (C) (4;0;-1) (D) (0;-3;1) Exemplo: Determine na épura abaixo os seguintes pontos: (A) (2;2;3) (B) (-3;1;2) (C) (4;0;-1) (D) (0;-3;1) Denomina-se plano bissetor de um ângulo diedro, o plano que divide este diedro em dois iguais, nesse caso, o plano bissetor forma um ângulo de 45° (Quarenta e cinco graus) com os planos vertical e horizontal de projeções. 5.4 Planos Bissetores 5.4.1 Ponto situado no Bissetor Ímpar ou 1º Bissetor (i) Todo ponto situado no (i) tem cota e afastamento iguais. (Projeções simétricas a (’)). 5.4.2 Ponto situado no Bissetor Par ou 2º Bissetor (p) Todo ponto situado no (p) tem cota e afastamento simétricos (Projeções coincidentes). A união de dois pontos dá origem a um segmento de reta. 6. Representações de um segmento definido por dois pontos As duas projeções do segmento de reta Para obter as projeções do segmento de reta basta unir as projeções dos seus extremos. Obviamente, o segmento pode ter diferentes posições em relação aos planos de projeção, o que leva a que as suas projeções apresentem aspetos diferentes. 6.1 As projeções dos segmentos de reta Os segmentos de reta podem ter sete posições genéricas. Essas posições equivalem às da reta, a estudar no capítulo Alfabeto da Reta. Segmentos de reta paralelos aos planos 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 PHP e oblíquo ao PFP; designa-se por horizontal. O segmento [EF] é paralelo ao PFP e oblíquo ao PHP; a sua posição é frontal. Segmento de reta vertical Um segmento de reta perpendicular ao plano de projeção horizontal, designa-se como segmento de reta vertical. A’ B’ (A) (B) A’ B’ AB VG Segmento de reta de topo Um segmento de reta perpendicular ao plano de projeção frontal, designa-se como segmento de reta de topo. A’B’ (A) (B) A’B’ A B A B VG Segmento de reta horizontal Um segmento de reta paralelo ao plano de projeção horizontal, designa-se como segmento de reta horizontal. A’ B’ (A) (B) A B A’ B’ A B A verdadeira grandeza de um segmento de reta (V.G.) é o comprimento real do segmento de reta, que neste caso se verifica entre A e B. VG Segmento de reta frontal Um segmento de reta paralelo ao plano de projeção frontal, designa-se como segmento de reta frontal. A’ B’ (A) (B) A’B’ A B A’ B’ A B VG Fronto-horizontal (ou Horizontal de Frente) O segmento Fronto-horizontal caracteriza-se por ser paralelo aos dois planos de projeção, () e (’), e por possuir pontos com afastamento e cota constantes. Em épura, as suas duas projeções são paralelas à linha de terra e aparecem em verdadeira grandeza. VG VG Segmento de reta de perfil Um segmento de reta paralelo ao plano de perfil de projeção, designa- se como segmento de reta de perfil. A’ B’ (A) (B) A B A’ B’ A B 7. PROLONGAMENTO DE UM SEGMENTO (RETAS) Para fazer a projeção de uma reta, basta unir as projeções de dois de seus pontos. Reta vertical (perpendicular ao plano horizontal) Reta horizontal (ou de nível) (Paralela ao plano horizontal horizontal) r Reta frontal (Paralela ao plano vertical) Reta fronta-horizontal (paralela aos planos frontal e horizontal) Reta de topo (perpendicular ao plano vertical) Reta de perfil (oblíqua aos planos de projeções) Pertinência Um ponto pertence a uma reta quando a projeção horizontal do ponto pertence à projeção horizontal da reta e a projeção vertical do ponto pertence à projeção vertical da reta, reciprocamente, se as projeções de um ponto estão sobre as projeções de mesmo nome da reta, o ponto pertence à reta. (EXCETO PARA RETAS DE PERFIL) Traços notáveis de uma reta Traços notáveis de uma reta (r) r r’ r’ r Reta Horizontal ou Paralela ao PH V Traços notáveis de uma reta (r) r V=r’ V= r’ r Traços notáveis de uma reta (r) r’ r r’ r Traços notáveis de uma reta (r) r’ H=r r’ R=H Reta Vertical ou Perpendicular ao PH Traços notáveis de uma reta (r) r’ r r’ r H H Traços notáveis de uma reta (r) r’ r r’ r H H V
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