טריגונומטריה במנסרות ובפירמידות ישרות
מבוא
מטרות השיעור
- להבחין בין מקצוע צדדי, אפותם (גובה פאה צדדית) ואלכסון מרחבי במנסרה ובפירמידה
- לזהות שתי זוויות שונות: בין מקצוע צדדי לבסיס, ובין פאה צדדית לבסיס
- לחשב גבהים, מקצועות וזוויות בעזרת המשולש ישר-הזווית הנכון
- לחשב מעטפת, שטח פנים ונפח של מנסרה ישרה ופירמידה ישרה
הרעיון המרכזי
מנסרה ישרה ופירמידה ישרה — המבנה
מנסרה ישרה: שני בסיסים מקבילים וחופפים, והמקצועות הצדדיים ניצבים למישורי הבסיסים. לכן הפאות הצדדיות הן מלבנים, וכל מקצוע צדדי שווה לגובה H.
פירמידה ישרה: הבסיס מצולע משוכלל, והגובה h יורד מהקדקוד אל מרכז הבסיס. הפאות הצדדיות הן משולשים שווי-שוקיים חופפים. כאן m הוא האפותם — גובה הפאה הצדדית (לא גובה הפירמידה!).
שתי זוויות שונות עם הבסיס — אל תתבלבלו
בפירמידה ריבועית עם צלע בסיס a וגובה h ישנן שתי זוויות נפוצות, וכל אחת חיה במשולש ישר-זווית אחר:
- זווית מקצוע צדדי עם הבסיס: המשולש בנוי מהגובה h ומחצי-אלכסון הבסיס . לכן .
- זווית פאה צדדית עם הבסיס (זווית דו-מישורית): המשולש בנוי מהגובה h ומאפותם הבסיס (המרחק ממרכז הבסיס לאמצע צלע). לכן .
המפתח: מקצוע מגיע לפינה של הבסיס (חצי-אלכסון), פאה מגיעה לאמצע צלע (אפותם הבסיס).
אלכסון מרחבי בתיבה ובקובייה
האלכסון המרחבי של תיבה שמידותיה a,b,c הוא ובקובייה . בונים אותו בשני שלבים: קודם אלכסון פאה , ואז מצרפים את המקצוע הניצב c.
דוגמאות מפורטות
דוגמה 1: גובה פירמידה מזווית המקצוע
פירמידה ריבועית, צלע בסיס , המקצוע הצדדי יוצר עם הבסיס. מצאו את הגובה h.
שלב 1 — חצי-אלכסון הבסיס
בפירמידה ישרה שבסיסה ריבוע, אורך צלע הבסיס הוא ס"מ, והמקצוע הצדדי יוצר עם מישור הבסיס זווית של . חשבו את גובה הפירמידה (בס"מ). עגלו לשתי ספרות אחרי הנקודה.
סטייה מותרת: ±0.02
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמה 2: מעטפת פירמידה דרך האפותם
פירמידה ריבועית, צלע בסיס , אפותם הפאה . מצאו את שטח המעטפת.
שלב 1 — מבנה המעטפת
בפירמידה ישרה שבסיסה ריבוע, אורך צלע הבסיס הוא ס"מ והאפותם של הפאה הצדדית (גובה המשולש הצדדי) הוא 13 ס"מ. חשבו את שטח המעטפת של הפירמידה (בסמ"ר).
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמה 3: זווית פאה צדדית עם הבסיס
פירמידה ריבועית, צלע בסיס , גובה . מצאו את הזווית בין פאה צדדית לבסיס.
שלב 1 — איזה משולש?
בפירמידה ישרה שבסיסה ריבוע, צלע הבסיס היא ס"מ וגובה הפירמידה הוא ס"מ. מהי הזווית בין פאה צדדית למישור הבסיס (הזווית הדו-מישורית לאורך מקצוע הבסיס)? עגלו למעלות שלמות.
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמה 4: נפח פירמידה מזווית המקצוע
פירמידה ריבועית, צלע בסיס , המקצוע יוצר עם הבסיס. מצאו את הנפח.
שלב 1 — חצי-אלכסון
בדיקה מהירה
בפירמידה ישרה שבסיסה ריבוע, צלע הבסיס היא ס"מ, והמקצוע הצדדי יוצר עם מישור הבסיס זווית של . חשבו את נפח הפירמידה (בסמ"ק). עגלו לשתי ספרות אחרי הנקודה.
סטייה מותרת: ±0.5
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
טעויות נפוצות
טעות נפוצה: מבלבלים בין זווית המקצוע לזווית הפאה
זווית מקצוע: . זווית פאה: — מכנים שונים!
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: מבלבלים את גובה הפירמידה עם האפותם של הפאה
טעות: .
נכון: , כאשר .
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: משתמשים בצלע הבסיס במקום באלכסון הבסיס
חצי-אלכסון של ריבוע צלע a הוא , לא .
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: מניחים שמנסרה משופעת מתנהגת כמו ישרה
במנסרה משופעת .
למה זה קורה?
איך מתקנים?
סיכום
מה למדנו?
טריגונומטריה במנסרות ובפירמידות:
- במנסרה ישרה המקצוע הצדדי שווה לגובה, ו-.
- בפירמידה ישרה והמעטפת (אפותם, לא גובה).
- זווית מקצוע עם הבסיס ⟸ חצי-אלכסון; זווית פאה עם הבסיס ⟸ אפותם הבסיס a/2.
- אלכסון מרחבי של תיבה: ; בקובייה .
זכרו: בכל בעיה — שרטטו, זהו את המשולש ישר-הזווית הנכון, ובדקו אם הזווית נוגעת בפינה (אלכסון) או באמצע צלע (אפותם).
בשיעור הבא נשלב כמה משפטים יחד ונחשב שטחים ונפחים בגופים מורכבים ולא-ישרים.
תרגול נוסף
עברו לתרגול כדי להתאמן על מקצועות, אפותמים וזוויות במנסרות ובפירמידות!