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Esfera: sección por un plano e intersección con una recta

Esfera en diédrico: sección por un plano con radio por triángulo rectángulo, elipse con partes vistas y ocultas e intersección con una recta por plano auxiliar.

La construcción, paso a paso
rr'aa'bb'cc'dd'oo'oo'

Paso 1 de 13 · La esfera

La esfera de centro OO se proyecta en planta y en alzado como circunferencias de centro oo y o′o' y radio RR (el de la esfera): son su ecuador y su meridiano frontal, el contorno aparente en cada proyección.

Con las flechas ← → cambias de paso · espacio reproduce · Inicio y Fin van al primero y al último

Cada paso se dibuja con el mismo método que en clase: ver la solución completa.

Pruébalo tú

Mueve los puntos del enunciado y mira cómo cambia la construcción. Es la mejor forma de entender el método: tocar el dibujo y ver qué pasa.

Mueve los puntos y observa

El enunciado (arrastra los puntos)

rr'aa'bb'cc'dd'oo'

Al mover un punto en horizontal se mueven sus dos proyecciones (se conserva la línea de referencia).

La solución, recalculada

La construcción
rr'aa'bb'cc'dd'oo'oo'

Con las flechas ← → cambias de paso · espacio reproduce · Inicio y Fin van al primero y al último

La esfera se proyecta como una circunferencia de radio RR en planta y alzado, pero cualquier plano que la corte produce una circunferencia menor que se ve como elipse. El ejercicio combina la sección por un plano y la intersección con una recta, ambas con partes vistas y ocultas.

  1. Dibuja el contorno: circunferencias de centro oo y o′o' y radio RR.
  2. Para la sección, baja la perpendicular al plano desde OO y halla su pie QQ, centro de la circunferencia de corte.
  3. Mide OQOQ en verdadera magnitud: es la distancia dd. Si d≥Rd \geq R, no hay sección.
  4. El radio de la sección es ρ=R2−d2\rho = \sqrt{R^2 - d^2}, cateto de un triángulo de hipotenusa RR y cateto dd.
  5. Dibuja la circunferencia de centro QQ y radio ρ\rho como un taladro: abatimiento, ejes de las elipses y cambios de visibilidad en el ecuador y el meridiano frontal.
  6. Para la recta, contiene rr en un plano auxiliar; su sección con la esfera es otra circunferencia, y donde rr la corta están I1I_1 e I2I_2. Si es vertical, de punta o de perfil, usa un círculo máximo o un cambio de plano.

El tramo de recta que queda dentro de la esfera no se dibuja: la esfera es opaca.

Qué se aprende

  • El contorno de la esfera es una circunferencia de radio $R$ en las dos vistas.
  • El centro de la sección es el pie de la perpendicular desde el centro de la esfera.
  • El radio de la sección sale de $\rho = \sqrt{R^2 - d^2}$.
  • La sección se dibuja como elipse, igual que un taladro en un plano.
  • Una recta corta a la esfera como mucho en dos puntos.
  • El tramo interior de la recta no se dibuja porque la esfera es opaca.

El enunciado del ejemplo

Práctica 20 · Esfera: sección e intersección

Dada la esfera de centro O, se pide: 1 - Dibujar la sección producida por el plano ABCD en la esfera. Indicar partes vistas y ocultas. 2 - Determinar la intersección de la recta R (dada) con la esfera. Indicar partes vistas y ocultas.

Errores típicos

  • Usar $R$ como radio de la sección en vez de $\rho$.
  • Medir $d$ sobre la proyección del segmento $OQ$ sin verdadera magnitud.
  • Olvidar comprobar si $d \geq R$ antes de dibujar la sección.
  • Dibujar la recta entera en continuo, incluido el tramo de dentro de la esfera.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se halla el radio de la sección de una esfera por un plano?
Con el triángulo rectángulo de hipotenusa $R$ y cateto $d$, la distancia del centro al plano: el otro cateto es $\rho = \sqrt{R^2 - d^2}$. Se construye gráficamente y se lleva al centro de la sección.
¿Por qué la sección se ve como una elipse?
Porque la circunferencia de corte está en un plano inclinado respecto a los de proyección. Su proyección es una elipse cuyo eje mayor mide el diámetro de la sección y cuyo eje menor depende de la inclinación del plano.
¿Cuántos puntos de corte tiene una recta con una esfera?
Como mucho dos, los que salen de cortar la recta con la circunferencia de la sección. Puede tener uno si es tangente y ninguno si pasa fuera; el método del plano auxiliar lo muestra directamente.

Ejercicios relacionados

¿Tienes tu propia lámina? Súbela y la resolvemos paso a paso con el mismo método que ves aquí.