Árki Tamás és Hraskó András

Kísérletező geometria

Készült a Közoktatási Modernizációs Közalapítvány (KOMA) támogatásával


ciklois001 feladatVizsgáljuk meg dinamikus geometriai módszerekkel, hogy milyen görbét ír le a kerékpár kerekének egy pontja! Készítsünk Cabri-animációt egy egyenes mentén gördülő kör mozgására! Rögzítsük a körvonal egy pontját, és figyeljük meg a mozgás során leírt pályát!
A(z) ciklois001 feladat 1. megoldása

A megoldás során pontosítanunk kell, hogy mit értünk gördülés alatt. A matematikai modellben feltételezzük, hogy a kör csúszásmentesen gördül az egyenes mentén, azaz az egyenes minden időpillanatban érinti a kört, továbbá a kör egyenletes sebességgel halad, és eltekintünk a súrlódástól. Ez utóbbit úgy is megfogalmazhatjuk, hogy ha a kör kezdetben az A pontban érintette az e félegyenest, egy későbbi pillanatban pedig az E pontban, akkor a kör eközben ugyanannyit mozdult el az e félegyenes mentén, mint amennyit elfordult az O középpontja körül, vagyis az AE szakasz hossza megegyezik az EP körív hosszával (ciklois001_01meg_a. ábra).

ciklois001_01meg_a. ábra

Ezek után könnyen készíthető szerkesztés a gördülő kör szemléltetésére.

A szerkesztés lépései

1. Az A kezdőpontú e félegyenes, valamint a gördülő kör sugarának felvétele

2. Az e félegyenesen változó pont szerkesztése

Megjegyzés: A 2. pont a Cabri II-ben pont alakzaton való felvételével elvégezhető, míg az Euklides-ben egy S bázispont e félegyenesre való vetítésével érhető el.

3. Az E érintési pontban az e félegyenesre merőleges f egyenes szerkesztése

4. Az f egyenesre a kör sugarának felmérése

5. Az e és f egyenesek O metszéspontjának, valamint a gördülő kör aktuális helyzetének szerkesztése (ciklois001_01meg_b. ábra)

ciklois001_01meg_b. ábra

6. Az AE szakasz szerkesztése

7. A P pont szerkesztése az AE szakasz hosszának a körre való „átvitelével”

Megjegyzés: A 7. lépés az Euklides-ben a Körívek\Körív(középpont, sugár, ívhossz) menüponttal végezhető el. A Cabri II-ben előbb szükséges az AE szakasz hosszának megjelenítése, majd a Measurement Transfer menüpont segítségével szerkeszthető meg a P pont.

8. A P pont nyomvonalának megjelenítése (ciklois001_01meg_c. ábra)

ciklois001_01meg_c. ábra. A kép