Кружница

Кружница k(O,r)k(O,r) је скуп тачака у равни чије је растојање од дате тачке OO те равни једнако датом растојању r,(r>0).r, (r>0).

Тачку OO од које су све тачке кружнице једнако удаљене називамо центар кружнице, а дуж која спаја центар кружнице са било којом тачком на кружници назива се полупречник кружнице.

Дуж која спаја две тачке на кружници назива се тетива кружнице.

Најдужа тетива кружнице је пречник те кружнице. Свака оваква тетива пролази кроз центар кружнице, а њена дужина једнака је двострукој дужини полупречника.

Део кружнице ограничен двема њеним тачкама назива се кружни лук.

Круг K(O,r)K(O,r) је скуп тачака у равни чија је удаљеност од дате тачке OO те равни мања или једнака датом растојању r,(r>0).r, (r>0).

Нека је rr полупречник, а dd пречник кружнице (d=2r).\left( {d = 2r} \right).

kruznica1

Обим кружнице је O=2rπ=dπO = 2r\pi = d\pi, а површина је P=r2π=d24π.P=r^2\pi=\frac{d^2}{4}\pi.

Централни угао круга је угао чије је теме у центру круга, а периферијски угао је угао чије је теме на кружници, а краци садрже тетиве те кружнице.
Централни угао α\alpha је два пута већи од периферијског угла β\beta над истим луком α=2β.\alpha = 2\beta .
Сви периферијски углови над истим кружним луком су међусобно једнаки.

cent perif ugao kruznice

Периферијски угао над пречником кружнице је прав.

Последица овог тврђења је да се центар описане кружнице око правоуглог троугла налази на средини хипотенузе.

Угао γ\gamma између сечице и тангенте је два пута мањи од централног угла α\alpha над истим луком, α=2γ.\alpha = 2\gamma .

ugao izmedju tangente i tetive

Потенција тачке

A1C1⋅A1D1=A1B1⋅A1E1=r2−m2,{A_1}{C_1} \cdot {A_1}{D_1} = {A_1}{B_1} \cdot {A_1}{E_1} = {r^2} - {m^2},

AB⋅AE=AC⋅AD=AT2=m2−r2.AB \cdot AE = AC \cdot AD = A{T^2} = {m^2} - {r^2}.

potencija tacke

Дужина кружног лука и површина кружног исечка

Кружни лук је део кружнице ограничен двема тачакама на кружници.

Кружни исечак је део круга ограничен са два полупречника и луком између крајњих тачака тих полупречника.

duzina kruznog luka i povrsina kruznog isecka

l=O360∘α=2rπ360∘α=rπα180∘l=\frac{O}{360^\circ}\alpha=\frac{2r\pi}{360^\circ}\alpha=\frac{r\pi\alpha}{180^\circ}

Pi=P360∘α=r2π360∘αP_i=\frac{P}{360^\circ}\alpha=\frac{r^2\pi}{360^\circ}\alpha

⇒Pi=rl2\Rightarrow P_i=\frac{rl}{2}

Кружни одсечак

Нека је ll дужина лука, aa тетива, α\alpha центрани угао (у степенима), а hh висина одсечка. Тада важи

kruzni odsecak

a=22hr−h2=2rsin⁡α2,a = 2\sqrt {2hr - {h^2}} = 2r\sin \frac{\alpha}{2},

h=r−r2−a24=r(1−cos⁡α2)=a2tgα4.h = r - \sqrt {{r^2} - \frac{a^2}{4}} = r\left( {1 - \cos \frac{\alpha }{2}} \right) = \frac{a}{2}tg\frac{\alpha }{4}.

Површина одсечка тј. дела исечка осенченог на слици је

P=r22(πα180−sin⁡α)=lr−a(r−h)2.P = \frac{{{r^2}}}{2}\left( {\frac{{\pi \alpha }}{{180}} - \sin \alpha } \right) = \frac{{lr - a\left( {r - h} \right)}}{2}.

Кружни прстен

Нека је спољни пречник D=2RD = 2R, унутрашњи пречник d=2rd = 2r, средњи полупрeчник ρ=R+r2\rho = \frac{{R + r}}{2}, ширина прстена δ=R−r\delta = R - r, ll дужина лука спољне, а l1{l_1} дужина лука унутрашње кружнице.

kruzni prsten

Површину прстена добијамо када од површине већег круга одузмемо површину мањег круга.

P=π(R2−r2)=π4(D2−d2)=2πρδ.P = \pi \left( {{R^2} - {r^2}} \right) = \frac{\pi }{4}\left( {{D^2} - {d^2}} \right) = 2\pi \rho\delta.

Површина дела прстена (осенченог на слици) са централним углом φ\varphi (у степенима) је

P=φπ360∘(R2−r2)=φπ1440∘(D2−d2)=φπ180∘ρδ=l+l12δ.P = \frac{{\varphi \pi }}{{360^\circ}}\left( {{R^2} - {r^2}} \right) = \frac{{\varphi \pi }}{{1440^\circ}}\left( {{D^2} - {d^2}} \right) = \frac{{\varphi \pi }}{{180^\circ}}\rho\delta = \frac{{l + {l_1}}}{2}\delta.

Кружница k(O,r)k(O, r) је скуп тачака равни које су од центра OO удаљене тачно rr, а круг K(O,r)K(O, r) чине и све тачке унутар ње. Обим кружнице је O=2rπO = 2r\pi, а површина круга P=r2πP = r^2\pi. Централни угао α\alpha двоструко је већи од периферијског угла β\beta над истим луком, па је периферијски угао над пречником прав.

Лук и исечак сразмерни су свом централном углу: l=rπα180∘l = \frac{r\pi\alpha}{180^\circ} и Pi=r2πα360∘=rl2P_i = \frac{r^2\pi\alpha}{360^\circ} = \frac{rl}{2}. Површина кружног прстена је π(R2−r2)\pi(R^2 - r^2). Честа грешка је да се у образац уврсти пречник уместо полупречника, зато прво проверите да ли је задат rr или d=2rd = 2r.

α = 120°β = 60°OABC
6 m
120°
250°
Периферијски угао β
60°
Дужина лука l
12,57 m
Површина исечка
37,7 m²
Периферијски угао β\beta увек је половина централног угла α\alpha, ма где на кружници била тачка CC. Почетне вредности, r=6r = 6 m и α=120∘\alpha = 120^\circ, су мере прскалице из примера.

Баштенска прскалица која се окреће за део круга залива кружни исечак, па се из дужине млаза и угла рачуна колико травњака покрива. Исти обрасци дају дужину кривине на атлетској стази и пут који пређе врх казаљке на сату.

Прскалица у дворишту

Прскалица у дворишту у Нишу окреће се тамо-амо за угао од 120∘120^\circ, а млаз јој досеже 6 m. Колику површину травњака залива и колико је дугачак лук на ивици заливеног дела?

Решење

  1. Заливени део је кружни исечак полупречника r=6r = 6 m са централним углом α=120∘\alpha = 120^\circ.
  2. Дужина лука: l=rπα180∘=6π⋅120∘180∘=4π≈12,57l = \frac{r\pi\alpha}{180^\circ} = \frac{6\pi \cdot 120^\circ}{180^\circ} = 4\pi \approx 12{,}57 m.
  3. Површина исечка: Pi=r2πα360∘=36π⋅120∘360∘=12π≈37,70P_i = \frac{r^2\pi\alpha}{360^\circ} = \frac{36\pi \cdot 120^\circ}{360^\circ} = 12\pi \approx 37{,}70 m².
  4. Провера другим обрасцем: Pi=rl2=6⋅4π2=12πP_i = \frac{rl}{2} = \frac{6 \cdot 4\pi}{2} = 12\pi.

Одговор: Прскалица залива око 37,7 m² травњака, а лук на ивици дугачак је око 12,6 m.

Задатак за вежбу

Минутна казаљка зидног сата дугачка је 15 cm. Колики пут пређе њен врх за 10 минута и колику површину казаљка при томе пребрише?

Прикажи решење

За 10 минута казаљка се окрене за 1060⋅360∘=60∘\frac{10}{60} \cdot 360^\circ = 60^\circ. Пут врха је l=15π⋅60∘180∘=5π≈15,71l = \frac{15\pi \cdot 60^\circ}{180^\circ} = 5\pi \approx 15{,}71 cm, а површина Pi=rl2=15⋅5π2=37,5π≈117,81P_i = \frac{rl}{2} = \frac{15 \cdot 5\pi}{2} = 37{,}5\pi \approx 117{,}81 cm².