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Relación de la Circunferencia al Diámetro de una esfera

Estaba escuchando un audiolibro de Einstein cuando comenzaron a discutir la geometría esférica y cómo Pi ya no era la relación de la circunferencia de un círculo a su diámetro, así que se dispuso a encontrar la respuesta. Por lo que he reunido, es una variable que depende de un ángulo de $\theta$ entre el polo y el círculo en cuestión, ya que existen infinitas paralelas círculos sobre una esfera.

De manera que la circunferencia he calculado a través de la Euclídea métodos serían $2\pi$ veces la longitud de un lado de un triángulo opuesto $\theta$. Si $r$ es el radio de la esfera, entonces podemos encontrar esta dimensión dos círculos de radio como $$x=r\sin\theta.$$ De manera que la circunferencia $C_{\theta}$, entonces es $2\pi\cdot{r}\sin\theta$

Ahora necesitamos el radio, que es la longitud de arco desde la pole, $\frac{\pi}{2}$$\sin\theta$. Mediante parametrización de $$\mathbf{x}(t)=(r\cos{t},r\sin{t}),$$ El arclength sería $$\rho_{\theta}=\int_{\sin{\theta}}^{\frac{\pi}{2}}||\mathbf{x}(t)||dt=\int_{\sin{\theta}}^{\frac{\pi}{2}}rdt=r\left(\frac{\pi}{2}-\sin\theta\right)$$ Multiplicando por 2 nos da el diámetro de la Así que creo que esta es la función en $\theta$ que nos da la proporción de la circunferencia de un círculo a su diámetro; $$R(\theta)=\frac{2\pi\cdot{r}\sin\theta}{2r\left(\frac{\pi}{2}-\sin\theta\right)}=\frac{\pi\sin\theta}{\left(\frac{\pi}{2}-\sin\theta\right)}$$ Es este un enfoque correcto?

Edición; puedo ver a mi límite inferior de mi arclength integral fue apagado por completo, como era las 2 de la madrugada aquí cuando estaba pensando esto.... El límite superior sería $\frac{\pi}{2}$ y mi límite inferior podría ser $\frac{\pi}{2}-\theta$. Por lo tanto, si yo hubiera integrado correctamente, $$\int_{\frac{\pi}{2}-\theta}^{\frac{\pi}{2}}||\mathbf{x}(t)||dt=\int_{\frac{\pi}{2}-\theta}^{\frac{\pi}{2}}rdt=r\left[\frac{\pi}{2}-\left(\frac{\pi}{2}-\theta\right)\right]=r\theta$$ Esto daría la respuesta correcta que se dan a continuación de $$R(\theta)=\frac{\pi\sin\theta}{\theta}$$

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Matthew Scouten Puntos 2518

Si usted segmento de la esfera por el avión que cruza de este círculo, verá un disco de radio de $r \sin \theta$. De manera que la circunferencia del círculo es $2 \pi r \sin( \theta)$. La "radio", es decir, la longitud del arco desde la pole, ve por la división de la esfera por un plano a través de los polos: es un arco de ángulo de $\theta$ en un círculo de radio de $r$, lo $r \theta$. Por tanto la relación de la circunferencia y el radio es $2 \pi \sin(\theta)/\theta$.

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