กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 2 นาที

สเฟอริคอน

ใน เรขาคณิตทรงสาม มิติ ส เฟอริคอน เป็นทรงสามมิติที่มี พื้นผิวคลี่ ต่อเนื่องกัน โดยมีขอบ ครึ่งวงกลม สอง ด้าน ที่ เท่ากันทุกประการ และ จุดยอด สี่จุด ที่กำหนดเป็น...

สเฟอริคอน

แอนิเมชันทรงกลม
โมเดล STLของทรงกลม
ภาพเคลื่อนไหวของทรงกลมกลิ้ง

ในเรขาคณิตทรงสาม มิติ สเฟอริคอนเป็นทรงสามมิติที่มีพื้นผิวคลี่ ต่อเนื่องกัน โดยมีขอบ ครึ่งวงกลมสอง ด้าน ที่เท่ากันทุกประการและจุดยอด สี่จุด ที่กำหนดเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสมันเป็นสมาชิกของตระกูลลูกกลิ้ง พิเศษ ที่เมื่อกลิ้งบนพื้นผิวเรียบ จุดทุกจุดบนพื้นผิวจะสัมผัสกับพื้นผิวที่มันกลิ้งอยู่ มันถูกค้นพบโดยอิสระโดยช่างไม้ โคลิน โรเบิร์ตส์ (ผู้ตั้งชื่อมัน) ในสหราชอาณาจักรในปี 1969 [ 1 ]โดยนักเต้นและประติมากร อลัน โบดิง แห่งMOMIXในปี 1979 [ 2 ]และโดยนักประดิษฐ์ เดวิด เฮิร์ช ผู้จดสิทธิบัตรในอิสราเอลในปี 1980 [ 3 ]

การก่อสร้าง

สามารถสร้างสเฟอริคอนได้จากไบโคน ( กรวยคู่) ที่มี มุม ยอด 90 องศา โดยการผ่าไบโคนตามระนาบที่ผ่านยอดทั้งสอง หมุนครึ่งหนึ่งในสองครึ่งนั้น 90 องศา แล้วนำครึ่งทั้งสองมาต่อกันใหม่[ 4 ] หรืออีกวิธีหนึ่ง พื้นผิวของสเฟอริคอนสามารถขึ้นรูปได้โดยการตัดและติดกาวแม่แบบกระดาษในรูปทรงของส่วนวงกลม สี่ส่วน (ที่มีมุมตรงกลาง ) ที่ต่อกันแบบขอบชนขอบ[ 5 ]

คุณสมบัติทางเรขาคณิต

พื้นที่ผิวของทรงกรวยที่มีรัศมี r มีค่าดังนี้

.

ปริมาตรกำหนด โดย

,

ปริมาตรเป็นครึ่งหนึ่งของปริมาตรของทรงกลมที่มีรัศมีเท่ากัน พอดี

ประวัติศาสตร์

ภาพวาดของอุปกรณ์รูปทรงครึ่งวงกลมสองชิ้นสำหรับสร้างการเคลื่อนที่แบบคดเคี้ยว และภาพวาดของทรงรี จากคำขอจดสิทธิบัตรของเดวิด เฮิร์ช

ประมาณปี พ.ศ. 2512 โคลิน โรเบิร์ตส์ (ช่างไม้จากสหราชอาณาจักร) ได้สร้างสเฟอริคอนจากไม้ในขณะที่พยายามแกะสลักแถบโมเบียสโดยไม่มีรู[ 1 ]

ในปี 1979 เดวิด เฮิร์ช ได้ประดิษฐ์อุปกรณ์สำหรับสร้างการเคลื่อนที่แบบคดเคี้ยว อุปกรณ์ดังกล่าวประกอบด้วยครึ่งวงกลม สองชิ้นที่ตั้งฉาก กันและเชื่อมต่อกันที่แกนสมมาตรขณะที่ตรวจสอบการจัดเรียงต่างๆ ของอุปกรณ์นี้ เขาค้นพบว่ารูปทรงที่เกิดจากการเชื่อมต่อครึ่งวงกลมสองชิ้นเข้าด้วยกันที่ จุดศูนย์กลางของ เส้นผ่านศูนย์กลาง นั้น แท้จริงแล้วเป็นโครงสร้างของทรงตันที่ทำจากครึ่งกรวยสองอันที่เชื่อมต่อกันที่หน้าตัดสี่เหลี่ยมจัตุรัสโดยมีมุมเอียง 90 องศา และวัตถุทั้งสองชิ้นนั้นมีการเคลื่อนที่แบบคดเคี้ยวเหมือนกันทุกประการ เฮิร์ชได้ยื่นจดสิทธิบัตรในอิสราเอลในปี 1980 และหนึ่งปีต่อมาบริษัท เพลย์สคูล ได้เปิดตัวของเล่นลากจูงชื่อวิกเกลอร์ดดั๊ก ซึ่งมีพื้นฐานมาจากอุปกรณ์ของเฮิร์ช

ในปี 1999 โคลิน โรเบิร์ตส์ได้ส่งพัสดุที่มีจดหมายและแบบจำลองสเฟอริคอนสองชิ้นไปให้เอียน สจ๊วต สจ๊วตจึงเขียนบทความชื่อ "Cone with a Twist" ในคอลัมน์ Mathematical Recreations ของเขาใน Scientific American [ 1 ] เรื่องนี้จุดประกายความสนใจในรูปทรงนี้เป็นอย่างมาก และโทนี่ ฟิลลิปส์ได้นำไปใช้ในการพัฒนาทฤษฎีเกี่ยวกับเขาวงกต[ 6 ]ชื่อที่โรเบิร์ตส์ตั้งให้กับรูปทรงนี้ว่า สเฟอริคอน ถูกฮิร์ชนำไปใช้เป็นชื่อบริษัทของเขาคือ Sphericon Ltd. [ 7 ]

เปรียบเทียบรูปทรงโอลอยด์ (ซ้าย) และสเฟอริคอน (ขวา) — ในภาพ SVGให้เลื่อนเมาส์ไปบนภาพเพื่อหมุนรูปทรง

ในปี 1979 นักเต้นสมัยใหม่ Alan Boeding ได้ออกแบบประติมากรรม "Circle Walker" ของเขาจากครึ่งวงกลมสองอันที่วางขวางกัน ซึ่งเป็น โครง ร่างของ sphericon เขาเริ่มเต้นโดยใช้ประติมากรรมขนาดใหญ่ขึ้นในปี 1980 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของหลักสูตรปริญญาโทสาขาประติมากรรมที่มหาวิทยาลัยอินเดียนาและหลังจากที่เขาเข้าร่วม คณะเต้น MOMIXในปี 1984 ผลงานชิ้นนี้ก็ได้ถูกนำไปรวมไว้ในการแสดงของคณะ[ 2 ] [ 8 ]ผลงานชิ้นต่อมาของคณะคือ "Dream Catcher" ซึ่งมีพื้นฐานมาจากประติมากรรม Boeding ที่คล้ายกัน โดยรูปทรงหยดน้ำที่เชื่อมต่อกันนั้นประกอบด้วยโครงร่างและการเคลื่อนไหวแบบหมุนของoloidซึ่งเป็นรูปทรงหมุนที่คล้ายกันซึ่งเกิดจากวงกลมสองวงที่ตั้งฉากกัน โดยแต่ละวงผ่านจุดศูนย์กลางของอีกวงหนึ่ง[ 9 ]

  • ภาพเคลื่อนไหวแสดงขั้นตอนการสร้าง Sphericon บนเว็บไซต์ของ National Curve Bank
  • แบบจำลองกระดาษของทรงกลมกรวยสร้างทรงกลมกรวย
  • รูปแบบต่างๆ ของสเฟอริคอนโดยใช้รูปหลายเหลี่ยมปกติที่มีจำนวนด้านแตกต่างกัน
  • ภาพแสดงการเคลื่อนที่ของสเฟอริคอน ซึ่งมีลักษณะการสั่นไหวขณะกลิ้งไปบนพื้นผิวเรียบ
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sphericon&oldid=1339124999 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สเฟอริคอน

ใน เรขาคณิตทรงสาม มิติ ส เฟอริคอน เป็นทรงสามมิติที่มี พื้นผิวคลี่ ต่อเนื่องกัน โดยมีขอบ ครึ่งวงกลม สอง ด้าน ที่ เท่ากันทุกประการ และ จุดยอด สี่จุด ที่กำหนดเป็น...

การก่อสร้าง

สามารถสร้างสเฟอริคอนได้จาก ไบโคน ( กรวย คู่) ที่มี มุม ยอด 90 องศา โดยการผ่าไบโคนตามระนาบที่ผ่านยอดทั้งสอง หมุนครึ่งหนึ่งในสองครึ่งนั้น 90 องศา แล้วนำครึ่งทั้งสองมาต่อกันใหม่ [ 4 ] หรืออีกวิธีหนึ่ง...

คุณสมบัติทางเรขาคณิต

พื้นที่ ผิว ของทรงกรวยที่มีรัศมี r มีค่าดังนี้ r {\displaystyle r}

ประวัติศาสตร์

ประมาณปี พ.ศ. 2512 โคลิน โรเบิร์ตส์ (ช่างไม้จากสหราชอาณาจักร) ได้สร้างสเฟอริคอนจากไม้ในขณะที่พยายามแกะสลัก แถบโมเบียส โดยไม่มีรู [ 1 ]