علوم وفضاء

قضيب حول زاوية: هل ملاءمة وضع واحد تكفي للمرور؟

وضعان للقضيب
حساب مؤلف. [1][2][4]

افحص كل الزوايا. [4]

الخلاصة السريعة

ملاءمة وضع واحد لا تكفي للمرور. [4]

  • قضيب مستقيم صلب بطول L>0 م، سماكته صفر؛ يتحرك في المستوى بين ممرين متعامدين غير محدودي الطول، عرضاهما a,b>0 منتهيان بالمتر. نسمح بتلامس الجدران. [1]
  • الزاوية 0<θ<π/2 من الأفقي بالراديان. الطول المتاح عندها c(θ)=a/sinθ+b/cosθ م؛ القطعة تمر بالركن الداخلي وتصل الجدارين الخارجيين. [2]
  • شرط إتمام الدوران من الأفقي إلى الرأسي: L≤L*=min c(θ)=(a^(2/3)+b^(2/3))^(3/2) م. أكبر قضيب يمر تحدده أصغر سعة عبر الزوايا. [2][4]
  • المشتقة c′=(b sin³θ−a cos³θ)/(sin²θcos²θ)؛ إشارتها سالبة ثم موجبة عند tan³θ=a/b. كذلك c→∞ عند طرفي المجال؛ الحد الأدنى عالمي ووحيد. [3]
  • بمثالنا a=1,b=8 م: L*=5√5≈11.180340 م عند θ≈26.565051°. القضيب L=12 م يلائم 45° بسعة 9√2≈12.727922 م، لكنه يتجاوز حد المرور. [2][4]
  • القضيب L=11 م يمر في الممرين نفسيهما لأنه دون الحد. عند المساواة يوجد تماس حدي؛ النتيجة لا تشمل سماكة فعلية أو ميلًا خارج المستوى، وليست تجربة نقل. [2][4]

النموذج

قضيب مستقيم صلب بطول L>0 م، سماكته صفر؛ يتحرك في المستوى بين ممرين متعامدين غير محدودي الطول، عرضاهما a,b>0 منتهيان بالمتر. نسمح بتلامس الجدران. [1]

الطول عند زاوية

الزاوية 0<θ<π/2 من الأفقي بالراديان. الطول المتاح عندها c(θ)=a/sinθ+b/cosθ م؛ القطعة تمر بالركن الداخلي وتصل الجدارين الخارجيين. [2]

حد المرور

شرط إتمام الدوران من الأفقي إلى الرأسي: L≤L*=min c(θ)=(a^(2/3)+b^(2/3))^(3/2) م. أكبر قضيب يمر تحدده أصغر سعة عبر الزوايا. [2][4]

لماذا نختار الحد الأدنى؟

المشتقة c′=(b sin³θ−a cos³θ)/(sin²θcos²θ)؛ إشارتها سالبة ثم موجبة عند tan³θ=a/b. كذلك c→∞ عند طرفي المجال؛ الحد الأدنى عالمي ووحيد. [3]

وضع يلائم ولا يمر

بمثالنا a=1,b=8 م: L*=5√5≈11.180340 م عند θ≈26.565051°. القضيب L=12 م يلائم 45° بسعة 9√2≈12.727922 م، لكنه يتجاوز حد المرور. [2][4]

سعة الزاوية
الحد الأدنى. [2][3][4]

قضيب أقصر وحدود الحساب

القضيب L=11 م يمر في الممرين نفسيهما لأنه دون الحد. عند المساواة يوجد تماس حدي؛ النتيجة لا تشمل سماكة فعلية أو ميلًا خارج المستوى، وليست تجربة نقل. [2][4]

المراجع

  1. MathWorld: القضيب
  2. OpenStax: النسب المثلثية
  3. OpenStax: المشتقات
  4. OpenStax: التحسين

النسب المثلثية

أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.