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martes, 17 de mayo de 2016

SISTEMA DIÉDRICO CON LÍNEA DE TIERRA Y SISTEMA LIBRE

En primer lugar vamos a la definición:

El sistema diédrico es un método de representación geométrica de los elementos del espacio tridimensional sobre un plano mediante la proyección cilíndrica ortogonal sobre dos planos de proyección ortogonales. 

Este sistema de planos se denomina diedro, de forma que uno de los planos se abate sobre el segundo permitiendo la representación de las proyecciones de los elementos en un único plano (Figura 1). 

En caso de fijar la posición de los planos de proyección, aparecerá una línea de corte de ambos planos denominada “línea de tierra”. En caso de mantener libre la posición de los planos de proyección, nos referiremos al sistema diédrico directo, sistema libre, o sistema sin línea de tierra.


Figura 1 




En el sistema diédrico con línea de tierra emplearemos fundamentalmente los abatimientos mientras que en el sistema libre aplicaremos los teoremas ya conocidos de Thales (para conocer la forma) y Pitágoras (para conocer la medida) (Figura 2).


Figura 2



A partir de esta configuración podemos aplicar la relación entre los puntos como una relación de Thales (Figura 3)

Figura 3

Para ver las diferencias entre el uso o no de la línea de tierra observamos el ejemplo de la figura 4. Partiendo de las proyecciones ortogonales, el caso tradicional (figura de la izquierda) es el uso de la línea de tierra, la cual aparece como la intersección de los planos de proyección (horizontal y vertical). En el ejemplo se representan dos puntos situados en la misma proyección respecto al plano horizontal (H), donde la situación relativa entre ambos puntos se establece por la distancia vertical que mantienen (Dz). 

En la figura de la derecha corresponde al concepto del sistema libre, donde se observa que el desplazamiento del plano de proyección horizontal (H1) mantiene la misma distancia relativa entre los puntos (Dz).

Por tanto, en el sistema directo, lo importante no es la situación de los elementos respecto a la intersección de los planos de proyección horizontal y vertical, sino la situación relativa de los elementos entre sí.

Figura 4
















A partir de aquí se desarrolla todo el sistema partiendo del elemento básico del punto. En el caso de una recta, la proyectaremos como la unión de dos puntos, mientras que para un plano se usarán tres puntos. 

En la figura 5 se representa una recta (r). En la figura de la izquierda está dibujada con la línea de tierra, a partir de la cual se consideran las coordenadas y, z de las proyecciones de los puntos A, B. En la figura de la derecha se representa esa misma recta en el sistema libre sin el uso de la línea de tierra, a partir de las coordenadas relativas entre los dos puntos. Estas coordenadas se mantendrán constantes independientemente de la posición de la línea de tierra.

Figura 5



Para conocer la verdadera magnitud (VM) de la recta r entre los puntos AB, en caso de usar la línea de tierra se realiza un abatimiento de un plano de perfil (P) que contenga la recta (r). En la figura 6 aparece representada la operación para la recta ejemplo

Figura 6



En el caso del diédrico directo tenemos que analizar el problema desde el punto de vista de las coordenadas relativas de los puntos. En la figura 7 se representa la recta ejemplo. Se puede observar la construcción de un triángulo rectángulo, donde la hipotenusa es la recta en verdadera magnitud (VM), el cateto mayor es la proyección de la recta sobre el plano horizontal (r’) y el cateto menor es la diferencia relativa de la coordenada Z de los dos puntos A,B (Dz). A partir de esta construcción y usando el principio de Pitágoras, se puede calcular la verdadera magnitud en el sistema directo, construyendo la hipotenusa a través de los datos conocidos de los catetos. En la Figura 8 se ha dibujado la solución.


Figura 7




Figura 8



Una vez que hemos visto su definición vamos a analizar los siguientes conceptos fundamentales

Línea de máxima pendiente de un plano:


Se define como la recta que pertenece al plano (P) y que forma el mayor ángulo con el plano horizontal (H). Por tanto, corresponderá a una recta cuya proyección horizontal será perpendicular a la traza horizontal del plano que la contiene, así como de cualquier otra recta horizontal del plano (Figura 9)

Figura 9



Por tanto, para calcular la línea de máxima pendiente de un plano tanto con línea de tierra como en el sistema libre, tendremos que realizar la intersección de dicho plano con un plano horizontal, para posteriormente trazar la recta perpendicular a la proyección horizontal de la recta intersección de ambos planos (Figura 10)

Figura 10




Abatimientos:

Para el análisis de los abatimientos vamos a desarrollar un caso genérico. Se basa en la construcción de un triángulo equilátero perteneciente al plano H, con uno de los lados paralelo a la proyección horizontal de dicho plano, de lado 10 cm y con baricentro en el punto P.


Su desarrollo mediante el uso de la línea de tierra (Figura 11) pasa por el abatimiento del plano H tomando su proyección horizontal (h’) como eje de giro. A partir del abatimiento del baricentro P, se construye el triángulo, el cual se traslada a las proyecciones horizontales y verticales mediante rectas contenidas en el plano. 

Figura 11



En el caso del sistema libre (Figura 12) para su construcción solo se necesita de la proyección horizontal del plano y de las coordenadas z relativas de cada punto. A partir de estos datos, trasladamos el punto (P) del baricentro a verdadera magnitud (Po). Construimos el triángulo, para posteriormente trasladar mediante afinidad los vértices a la proyección horizontal. Finalmente proyectamos su vista vertical mediante las coordenadas z de cada punto tomadas en la verdadera magnitud.

Figura 12


lunes, 19 de octubre de 2015

GEOMETRÍA MÉTRICA: MEDIATRIZ SOBRE UN SEGMENTO

1. DEFINICIÓN

El conjunto de puntos que son equidistantes a los extremos de un segmento permite obtener un lugar geométrico enormemente importante, el cual se emplea en numerosos casos de geometría métrica. Este lugar geométrico lo llamamos mediatriz o simetral.






Todo este conjunto de puntos conforman la mediatriz y forman una recta que es perpendicual al segmeto base por su centro. Esta propiedad permite definir la recta mediatriz de un segmento, como la recta perpendicual a un segmento que pasa por su centro (C).





2. CONSTRUCCIÓN DE LA MEDIATRIZ

Cualquier punto de la mediatriz se sitúa a igual distancia de los puntos A y B. Al desplazarse a lo largo de la mediatriz la distancia a los puntos va variando pero siempre es la misma. Este concepto permite s construcción elemental para, dada la recta a, determinar dos puntos que equidisten de sus extremos. Para su construcción debemos seguir los pasos siguientes:

a) Con el compás, haciendo centro en el extremo A, se traza una circunferencia que tenga un radio mayor que la mitad de AB, en un cálculo, ya que precisamente estamos buscando ese punto medio exacto. Luego, haciendo centro en B, se traza otra circunferencia de igual radio que la primera.

Si ambas circunferencias no se cortan, significa que debemos aumental el radio de ambas





b) Cuando ambas se cortan, la recta que une a las dos intersecciones de las circunferencias (P1, P2) es la mediatriz del segmento AB. La intersección de la mediatriz con el segmento AB es el punto medio C.




Como resultado se obtiene una recta considerada como eje de simetría entre los puntos A y B.



3. SU IMPORTANCIA EN LA GEOMETRÍA

La mediatriz es uno de los elementos más empleados en geometría métrica para configurar lugares geométricos. Repasando algunos de los temas que se han dado en la clase:

a) Determinar una circunferencia que pasa por 3 puntos: esto se puede resolver sabiendo que la mediatriz de una cuerda de cualquier circunferencia pasa necesariamente por el centro de la misma.







b)  Construcción de arcos capaces: basándonos en lo descrito en el apartado a, para la construcción del arco se busca la intersección del lugar geométrico del centro de la circunferencia (mediatriz de la cuerda) con el ángulo complementario que forman los lados del tercer vértice.






c)  Propiedades de triángulos: en relación directa con el arco capaz, podemos decir que en todo triángulo ABC las mediatrices de sus tres lados concurren en un mismo punto, llamado circuncentro (O) del triángulo. Dicho punto equidista de los vértices del triángulo. La circunferencia de centro O y de radio OA, pasa por los otros dos vértices del triángulo. Se dice que dicha circunferencia es circunscrita al triángulo y que el triángulo está inscrito en la circunferencia.

Triángulo rectángulo




         Triángulo obtusángulo



         Triángulo acutángulo




En el caso de triángulos isósceles, el ortocentro, baricentro, incentro y el circuncentro, se encuentran alineados en la mediatriz de la base.

Como hemos visto, en este tipo de triángulos, a través de la mediatriz podemos calcular el punto circuncentro. Pero también podemos calcular este punto a través de la altura del triángulo. Para ello podemos emplear la construcción del arco capaz y determinar su ángulo central, el cual tendrá su vertice superior en el circuncentro del triángulo.



De esta forma podemos decir que el vértice del ángulo central del triángulo isósceles coincide con el circuncentro de dicho triángulo.


Con el transcurso de la asignatura iremos viendo muchos otros ejemplos de la implicancia de la mediatriz en las relaciones geométricas.

Os invito desde aquí a que vayamos coleccionando todos los casos que nos vayan apareciendo.