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Superfícies cônicas Cônicas ou seções cônicas, são curvas originadas por cortes de cones duplos. Uma superfície cônica de revolução é a superfície gerada pela rotação completa de sua geratriz em torno de um eixo formando o mesmo ângulo sempre. A lei de formação das cônicas é dada pela seguinte equação: 𝑋2 𝑎2 + 𝑌2 𝑏2 − 𝑍2 𝑐2 = 0 Elas são classificadas de acordo com a inclinação em que o plano intercepta o(s) cone(s), do seguinte modo: -Circular -Elipse -Hipérbole -Parábola Superfícies Cônicas construídas no Geogebra Geogebra é um software, que possui, entre várias fermentas, a possibilidade de construir figuras geométricas, sólidos de revolução, planos e várias outras coisas. Inicialmente, iremos fazer uma cônica usando o geogebra, passo a passo sem utilizar a fórmula. De inicio, iremos criar três pontos: A, B e C; para isso clicaremos em entrada e lá iremos escrever: A=(0,0,0) (clica enter) B=(0,0,4) (clica enter) C=(0,0,-4). Após isso criaremos dois círculos de centros B e C, então criaremos um ponto E no comprimento do círculo d e traçaremos a reta AE. Depois iremos fazer a interseção da reta AE e o circulo d. Ficando da seguinte forma: Agora basta animar o ponto D para a “mágica” acontecer e nossa figura cônica aparecer. Ficando assim: Agora, vamos fazer uma cônica a partir da formula. Inicialmente iremos escrever a fórmula da elipse no campo entrada que é denotada por: 𝑋2 𝑎2 + 𝑌2 𝑏2 − 𝑍2 𝑐2 = 0 após tocar enter, perceba que aparece na tela a opção controle deslizante tendo os valores de a, b e c como 1, caso queira mudar o formato da cônica, basta alterar os valores deles. Aqui temos uma superfície cônica. Se traçarmos planos paralelos OXY a interseção desse plano com o cone podemos criar circunferências ou elipses. Vamos um exemplo de circunferência. • Circunferência Novamente, iremos fazer uma cônica inserindo a lei de formação da cônica no espaço do geogebra intitulado entrada. Após a cônica está feita, na entrada escreveremos z=12 para termos um plano paralelo ao plano OXY: Agora iremos deixar visível a interseção entre o plano traçado e o cone, tocando em interseção entre duas superfícies então para aparecer a interseção, basta tocar no plano e no cone, e ficará dessa forma: Em azul temos a interseção do plano com o cone. Podemos notar que se alteramos o valor do controle deslizante do a e do b a seção que o cone está cortando deixa de ser um círculo, pois o plano não será mais paralelo ao eixo OXY. • Elipse Uma elipse é um conjunto de pontos de um plano, cuja a distância de dois pontos fixos é sempre constante, esses pontos fixos chamamos de focos Elementos importantes de uma elipse: Focos Distancia focal (é a distância entre os focos) Centro (distancia maior dividido por 2) Vértices (tendo o eixo maior e o eixo menor, temos que os vértices são os pontos de encontro do eixo com a “borda” da elipse) Excentricidade (quanto mais achatada a elipse, menor sua excentricidade) Obs: quanto mais perto de zero estiver a excentricidade, mais perto de uma circunferência essa elipse estará. Então temos que a circunferência é uma elipse de excentricidade 0. Para construção da elipse iremos usar fazer novamente a cônica utilizando a lei de formação das cônicas, após isso, escreva na entrada z=12+1/2x para que o plano tenha inclinação de 0,5 em relação ao eixo x. Após isso, clique em interseção entre duas superfícies para mostrar a elipse. Agora, para vermos o centro da elipse devemos clicar em ponto médio ou centro para encontrarmos o centro A de nossa elipse, após isso, em entrada escreveremos a palavra eixos e tocamos nos eixos das cônicas colocando a nossa elipse e irá traçar o eixo maior e o eixo menor além de mostrar o vértice, em entrada também coloque a palavra focos e toque na cônica e insira a elipse, então também mostrará os focos. • Hipérbole hipérbole é o conjunto de pontos do plano cuja diferença das distâncias até os focos é igual à constante 2ª. Para termos uma hipérbole devemos traçar um plano paralelo ao plano OYZ. Centro: O; Focos: F1 e F2; Distância focal: segmento entre F1 e F2. A distância focal vale 2c; Vértices da hipérbole: A1 e A2; Eixo real ou transverso: segmento entre A1 e A2. O eixo real mede 2a; Eixo Imaginário: segmento entre B1 e B2. Sua medida é de 2b; Excentricidade da hipérbole: quociente entre c e a (c/a). O primeiro passo é fazer um plano paralelo ao eixo OYZ, para isso deveremos atribuir um único valor para o X. então, após criar a cônica no geogebra insira x=20 para formarmos esse plano Agora para encontrar os focos da hipérbole basta digitar foco no campo de entrada e clicar no foco que faz menção as cônicas e após isso no lugar que tem a palavra “cônica” escrever o nome da sua hipérbole. Para encontrar o centro escreva centro no campo entrada e escolha a opção que se relaciona com cônicas e no lugar da palavra cônica escreva o nome da cônica. Para encontrar os eixos é basta escrever eixos no campo de entrada escolher a que se relaciona com a cônica depois fazer o mesmo processo que foi feito para o centro. Ficará assim: Onde: A e B são focos, C e D são os vértices e E é o centro. • Parábola Quando um plano intercepta um cone com uma inclinação paralela a uma de suas geratrizes, a figura que surge é uma parábola. Sendo assim, a parábola é o lugar geométrico dos pontos pertencentes a um plano, que são equidistantes de uma reta fixa e de um ponto fixo. Esse ponto fixo é chamado de foco da parábola e a reta recebe o nome de diretriz. A reta que passa pelo foco, perpendicular a diretriz, é chamada de eixo de simetria da parábola. O vértice é o ponto de intersecção entre a parábola e o seu eixo, sendo que a distância entre o vértice e o foco é igual a distância do vértice a reta diretriz. Para fazermos esse a parábola no geogebra, assim como os outros, inicialmente, constrói a cônica (como já foi mostrado), a seguir traçaremos o plano z=4+2x (poderia ser outro plano que fosse paralelo a uma das geratrizes do cone), após isso, marque a interseção entre o cone e a parábola notando que a sua interseção forma uma parábola. Podemos encontrar o foco e o vértice da parábola no geogebra da mesma forma da hipérbole ficando da seguinte forma:
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