Угол наклона, высота и уклон односкатной крыши: как выполнить расчет
В мире существуют тысячи архитектурных традиций внешнего вида крыш. В современной архитектуре довольно популярны односкатные формы крыш. Они идеально сочетаются с ландшафтным дизайном и многообразны в исполнении. Модный тренд пришел к нам из Австралии, где отсутствие снега позволяет творить с архитектурой жилых домов все, что диктует фантазия.
Но в снежных регионах России такую крышу нужно строить только с соответствующим уклоном и в правильном направлении. Одним словом, главный параметр функциональности – угол наклона односкатной крыши. Как правильно его рассчитать вы узнаете из нашей статьи.
Чтобы у вас было общее представление об односкатных кровлях, посмотрите это видео:
Первым делом рассчитайте нагрузки на односкатную крышу. Их принято делить на постоянные и динамические. Первые – это вес кровельного покрытия, которое всегда находится на крыше, а также антенны, ТВ-тарелки, дымоход и прочее.
Т.е. все то, что будет на кровле и днем, и ночью.
А динамические нагрузки, или, как их еще называют, переменные, – это те, что бывают время от времени: снег, град, человек, ремонтные материалы и инструменты. А еще ветер, который может срывать односкатные крыши ввиду их парусности. Рассмотрим их подробнее.
Снеговые нагрузки
Давление снега также зависит от угла наклона. К примеру, для Московского региона при скате кровли в 30℃ нагрузка составит порядка 130 кг/кв.м.
А если сделать кровлю круче 45°, снег с большой вероятностью не сможет на ней задерживаться, но это зависит от шероховатости кровельного покрытия. Для средней полосы России, где снегопады умеренные, односкатную крышу достаточно делать в пределах 35-30°:
Минимальный угол, который должен быть, чтобы снег смог сходить с односкатной кровли сам – это 15°. А максимальный – 60°, делать крышу более крутой нет смысла.
Ветровые нагрузки
В регионах с сильными ветрами крышу с большим уклоном может легко сорвать.
В этом случае плоскость ската лучше обращать к наветренной стороне. Но и слишком пологую кровлю не стоит делать по той же причине.
Комбинированные нагрузки
Обязательно рассчитайте для односкатной крыши такое значение, как сочетание максимально неблагоприятных постоянных и временных нагрузок. Т.е. критическую точку, которую должна выдерживать стропильная система.
К примеру, вам придется в сильную бурю и снегопад выйти на крышу, да не одному, а с помощником. Выдержит ли ваша конструкция одновременно и снег, и ветер, и двух человек? Лучше знать об этом заранее.
Уклон односкатной крыши – в довольно широком диапазоне: от 6° до 60°. Все зависит от местности, в которой вы собрались строиться: если вам нужно сбрасывать тонны снега с крыши каждую зиму, тогда делайте скат покруче, если планируете защититься от ветра – более пологий. Кроме того, при определенном угле односкатная крыша направляет поток воздуха в нужном направлении, захватывая осадки и отводя их. Помните об этом!
Крутые односкатные крыши
Чем больше угол односкатной крыши, тем быстрее по ней стекает вода.
Здесь не будут задерживаться ни листья, ни грязь, а потому само кровельное покрытие прослужит намного дольше. Кроме того, на такой кровле лучше заметна визуальная эстетика выбранной черепицы или металлопрофиля, что часто играет немалую роль для владельцев дома.
Малоуклонные односкатные крыши
Скорость стекающей дождевой и талой воды на малоуклонных скатах намного ниже, а потому есть риск застаивания воды, скопления грязи и застревания льда. На таких кровлях быстро развивается мох и налипает листва. Особенно, если кровельное покрытие шероховатое.
Главное требование к кровле — чтобы вода при таянии снега или после дождя не оставалась на поверхности кровельного материала, а легко скатывалась. Если же она имеет слишком низкий уклон, то влага будет подолгу стоять во всех неровностях и швах. И чем дольше – тем больше у нее шансов проникнуть внутрь и создать много проблем в виде сырости, испортившегося утеплителя и коррозии металлических элементов кровли:
Но есть и свои плюсы: чем меньше угол наклона односкатной крыши, тем более близка геометрия внутренних помещений к традиционному кубу.
А, значит, воспринимается легче и используется с большей пользой.
Однако в этом случае нужно тщательно позаботиться о ее гидроизоляции, чтобы талые и дождевые воды не смогли проникнуть в стропильную систему. Необходимы такие кровельные покрытия, как мембраны, рулонная изоляция или цельные листы.
Со стандартным углом наклона односкатная кровля строится так:
Минимальный угол односкатной крыши
Односкатную крышу, угол которой всего 3-5° или совершенно плоскую, нередко делают инверсионной. От обычной кровли она отличается тем, что внутренняя многослойная начинка пирога формируется в строго противоположном порядке. А в качестве кровельного покрытия используют материалы с высокой стойкостью к физическим нагрузкам и к истиранию. На такой кровле часто устраивают веранды, сады или зоны отдыха.
В функциональном плане односкатные крыши делят на три основных типа: вентилируемые, невентилируемые и комбинированные. Рассмотрим каждый вариант подробнее.
Вентилируемая конструкция
Такие обустраивают в строениях закрытого типа.
В качестве вентиляции служат продухи и специальные пустоты между изоляционными слоями, через которые воздух, проходя, захватывает капельки влаги из утеплителя и выносит их наружу.
Если такой вентиляции не обеспечить, тогда влага будет оставаться внутри утеплителя (а она все равно в него попадает, хоть и понемногу), и утеплитель начнет отсыревать, портиться. И в итоге разрушаться будет постепенно весь кровельный пирог.
Невентилируемая конструкция
Этот тип односкатной крыши преимущественно встречается на террасах и хозпостройках. Обычно угол такой крыши находится в интервале всего 3-6°, хотя никаких ограничений к нему нет.
Вентиляция в таких крышах не нужна потому, что воздух в помещении без стен или с часто открытыми широкими дверьми (как в случае с гаражом) и сам хорошо вентилирует, унося на улицу любые водяные пары. Которых, к слову, и так почти не образовываются в подобных постройках:
Углом односкатной крыши принято называть угол, под которым стропила и скат крыши наклонены к горизонтальной плоскости потолка.
Причем отнеситесь серьезно к этой схеме, если вы хотите обеспечить вашей крыше правильную механическую прочность:
Угол наклона скатов измеряется в процентах и градусах. Но, если с градусами еще более-менее понятно (спасибо школьному курсу геометрии), то что такое проценты? Проценты – это отношение разницы высоты конька и карниза к горизонтали ската, умноженное на 100.
Есть еще один интересный момент: многие архитекторы специально рассчитывают угол односкатной кровли так, чтобы он был равен углу возвышения солнца в данной местности в середине весны. Тогда можно до миллиметра рассчитать, когда и какая будет тень, что важно для планирования террас перед домом и других мест отдыха.
Свои требования к минимальному и максимальному углу наклона односкатной кровли имеют и современные кровельные материалы:
- Профнастил: min 8°- max 20°.
- Фальцевая кровля: min 18°- max 30°.
- Шифер: min 20°- max 50°.
- Мягкая кровля: min 5°- max 20°.
- Металлочерепица: min 30° — max 35°.
Конечно, чем меньше угол, тем более дешевые материалы вы можете применять: рубероид, профнастил и подобные им.
Вы удивитесь, но специально для малоуклонных кровель сегодня разрабатывают те же виды кровельного покрытия, что обычно используются при наклоне не менее 30°. Зачем? Такова мода в Германии, которая дошла и до нас: односкатная крыша почти пологая, а кровля – стильная. Но как? Просто производители улучшают качество замков, делают больше область нахлеста и тщательнее продумывают защиту от грязи. Вот и все хитрости.
А от выбранного угла наклона крыши и планируемых на ее нагрузок определяемся с видом крепления стропил к стенам. Так, всего таких видов три: висячие стропила, наслонные и скользящие.
Висячие стропила
Висячие стропила – единственный вариант, когда соединение должно быть жестким, но для стропил между боковыми опорами нет возможности сделать опору.
Проще говоря, у вас есть только внешние несущие стены, и никаких перегородок внутри.
Скажем, это довольно сложная стропильная система, и к ее строительству нужно подходить с ответственностью. Вся проблема в больших пролетов и в давлении, которое оказывается на стены:
Или как в этом проекте:
Наслонные стропила
Здесь уже вся крыша давит минимум на три опоры: две внешние стены и одну внутреннюю. А сами стропила здесь используются плотные, с сечением не менее 5х5 см брусков и 5х15 см стропильных ног.
Скользящие стропила
В этой стропильной системе в качестве одной из опор служит бревно в коньке. И для соединения с ним стропил используются такие специальные элементы, как «скользячки». Это металлические элементы, которые помогают стропилу при усадке стен немного двигаться вперед, чтобы избежать трещин. Совсем немного! И благодаря этому устройству крыша легко переносит даже достаточно ощутимую усадку сруба, без каких-либо повреждений.
Суть проста: чем больше в стропильной системе узлов, тем она гибче и прочнее. Тем больше односкатная крыша способна выдерживать давление веса кровельного покрытия и снега, и при этом не ломаться.
Но есть стропильные системы, где соединение вообще статично:
Вот три самых популярных способа точно вычислить нужную высоту будущей крыши.
Способ №1. Геометрический
Односкатная крыша имеет вид прямоугольного треугольника. Длина стропильной ноги в этом треугольнике – гипотенуза. А, как вы помните из школьного курса геометрии, длина гипотенузы равна корню из суммы квадратов катетов.
Способ №2. Тригометрический
Еще один вариант расчета длины стропильных ног такой:
- Обозначим А длину стропильных балок.
- Обозначим Б длину стропил от стены до конька, или длину части стены в этой области (если стены вашей постройки разной высоты).
- Обозначим Х длину стропил от конька до края противоположной стены.
В этом случае Б = А * tgY, где Y – это угол наклона крыши, а длина ската высчитывается так:
Х = А / sin Y
На самом деле все это не сложно – просто подставьте нужные значения, и вы получите все параметры будущей крыши.
Способ №3. Онлайн-калькуляторы
Кстати, рассчитать нужный угол односкатной крыши помогут также современные онлайн-калькуляторы. Обычно их настраивают под действующие СНиПы – «Нагрузка и воздействие» ТКП 45-5.05. Но этот метод можно использовать только как дополнительный.
Вычислили? А теперь переходим к строительству самой крыши:
Надеемся, что вы во всем разобрались легко!
Будьте в курсе!
Подпишитесь на новостную рассылкуУклон кровли – от чего зависит и как рассчитать
Крыша дома может иметь разную форму, а также различный уклон кровли. Причем угол уклона кровли чаще всего обусловлен не эстетическими соображениями, а практической стороной и определенными требованиями. Ведь от того, насколько острой или плоской является крыша, зависит ее прочность и правильное функционирование. Поэтому уклон рассчитывают, учитывая все необходимые параметры.
Три основных фактора, влияющих на кровельный уклон
У строителей принято эту величину (угол, под которым скат крыши расположен относительно горизонта) измерять в градусах или в процентах.
Для получения точного результата пользуются геодезическим инструментом. Чтобы было ясно, то 0 градусов соответствует абсолютно плоской крыше, а большие значения угла – остроугольной кровле.
Для скатных крыш он как правило колеблется в пределах от 11 0 до 45 0. При строительстве надо просчитать, каким должен быть этот угол. А для этого необходимо обратить внимание на следующие вещи.
Ветровые нагрузки
Если в вашей местности преобладают сильные ветра, то не стоит задумываться о проекте с острой крышей. Из-за высокой парусности кровли с большим уклоном она больше подвержена разрушающему воздействию ветра. В этом случае лучше сделать крышу более пологую (чем меньше будет наклон ската, тем безопаснее), а стропила под нее соорудить прочные, усиленного типа. Хоть и значительно дороже обойдется строительство, зато крыша будет значительно лучше защищена от ветра.
Однако при строительстве крыши дома следует учитывать не только силу ветра, но и его направление.
Так, для металлочерепицы желательно, чтобы ветер дул прямо в плоскость листов. Если же его порывы зайдут с торцов, то листы кровли будут с большей вероятностью гнуться и отрываться. Поэтому в зависимости от преобладающего направления ветра необходимо соответствующим образом поворачивать скаты крыши.
Количество осадков и снеговые нагрузки
Если вы проживаете в такой климатической где снежный покров зимой бывает достаточно солидным, то крышу делают с минимальным уклоном кровли 45 градусов (можно и больше, но не менее). Это необходимо для соскальзывания снега вниз, иначе он слежится на кровле, образуя слишком большой слой, способный продавить покрытие.
А вот если кровля имеет достаточный угол (около 45 градусов), можно и об усилении стропил не беспокоиться. Как, впрочем, и о системе задержания снега. Однако ветровые нагрузки для такой крыши усиливаются. Поэтому окончательный выбор делают, учитывая все климатические условия.
Надо заметить, что не только снег, но и дождь, и град, и палящие солнечные лучи периодически будут испытывать вашу крышу на прочность.
Важно: несмотря на то, что плоскую крышу называют именно плоской, уклон ей все же необходим. Минимальный уклон для плоской кровли составляет 1 градус или 1,7 %.
Материал кровельного покрытия
Материал, которым кроют крыши, может быть гладким или шершавым. В последнем случае вода стекать с крыши будет хуже, задерживаясь на ее поверхности (как и снег). А вот с гладенького покрытия вся влага стечет моментально. Существуют и другие конструкционные параметры от которых зависит минимальный и максимальный уклон.
Минимально допустимый уклон кровли для различных материалов
Металлочерепица
Самый маленький угол наклона скатов кровли из металлочерепицы равен 15 градусам (по данным некоторых производителей металлочерепицы – 14 градусам). При небольших уклонах некоторые производители рекомендуют промазать каждый стык листов герметичным и водостойким, не боящимся мороза составом.
Однако опытным путем было выявлено, что более всего снег любит залеживаться на металлочерепичных крышах с уклоном от 20 до 35 градусов. Слишком малый уклон также плох – вода не успевает стекать с крыши, давя на кровлю и подтекая под стыки при слишком сильных ливнях. Несколько исправит ситуацию только выбор черепицы с увеличенной высотой волн.
Профлист (профнастил)
Ну, а минимальный уклон кровли из профлиста имеет несколько меньшее значение – 12 градусов. Маленькие углы наклона требуют двухволнового нахлеста, а углы от 15 градусов – нахлеста в 20 сантиметров. Шаг обрешетки увеличивается с увеличением уклона. У почти плоских крыш делают сплошную обрешетку, т. к. при скоплении большого количество снега может произойти прогиб кровли.
Гибкая черепица (мягкая кровля)
Обрешетка под гибкую черепицу представляет собой сплошное основание сделанное из листов фанеры или ОСП. Минимально допустимый уклон скатов для данного кровельного покрытия составляет не менее 11 градусов.
Материалы на битумной основе
Для таких мягких покрытий минимум составляет всего ничего – около двух градусов. Совсем маленький угол наклона требует увеличения количества слоев кровли (потому что для плоских крыш крайне важна хорошая влагозащита). Если же мы предусматриваем лишь 1 или 2 слоя покрытия, придется сделать наклон ската не менее 15 градусов.
Еврошифер (Ондулин)
Для этого материала минимальный уклон скатной кровли невелик, составляет он 11 градусов. Но при работе с ондулином на крышах с небольшим уклоном есть одно условие: нужна обрешетка сплошного типа.
Глиняная черепица и асбестоцементный шифер
Для данных кровельных материалов требуется уклон скатов равный 22 градуса. При этом нужно внимательно относится к расчету системы стропил, так как нагрузки от тяжелого материала будут немалыми. А если приплюсовать к ним слой снега или мощные порывы ветра, то и вовсе получим повышенные требования к опорной системе кровли. И еще надо отметить, что уменьшение уклона влечет за собой увеличение нагрузок на стропила.
Как произвести расчет уклона кровли: несколько рекомендаций
Теперь рассмотрим как посчитать угол наклона кровли. Начнем с того, что уклон, как уже отмечалось выше, может измеряться в градусах и процентах. Иногда неопытные застройщики их путают, что приводит к ошибкам в расчетах. А ведь эти значения отнюдь не являются равными. Впрочем, будучи внимательным и пользуясь специальными таблицами, можно произвести быстрый перевод величин.
Соотношение градусов и процентов в уклоне крыши
| Градусы, 0 | Проценты, % | Градусы, 0 | Проценты, % | Градусы, 0 | Проценты, % |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1,7 | 16 | 28,7 | 31 | 60,0 |
| 2 | 3,5 | 17 | 30,5 | 32 | 62,4 |
| 3 | 5,2 | 18 | 32,5 | 33 | 64,9 |
| 4 | 7,0 | 19 | 34,4 | 34 | 67,4 |
| 5 | 8,7 | 20 | 36,4 | 35 | 70,0 |
| 6 | 10,5 | 21 | 38,4 | 36 | 72,6 |
| 7 | 12,3 | 22 | 40,4 | 37 | 75,4 |
| 8 | 14,1 | 23 | 42,4 | 38 | 78,9 |
| 9 | 15,8 | 24 | 44,5 | 39 | 80,9 |
| 10 | 17,6 | 25 | 46,6 | 40 | 83,9 |
| 11 | 19,3 | 26 | 48,7 | 41 | 86,0 |
| 12 | 21,1 | 27 | 50,9 | 42 | 90,0 |
| 13 | 23,0 | 28 | 53,1 | 43 | 93,0 |
| 14 | 24,9 | 29 | 55,4 | 44 | 96,5 |
| 15 | 26,8 | 30 | 57,7 | 45 | 100 |
#1.
Уклон, измеряемый в градусах, есть реальный угол между перекрытием и стропилом. Его можно подсчитать, разделив высоту конька (над плоскостью перекрытия) на половину ширины крыши. Если крыша имеет ломаную форму, то берется часть ширины дома, находящаяся под данным участком крыши. К примеру, дом имеет простую крышу шириной 10 метров. Конек имеет высоту 2 метра. Делаем расчеты. Делим 2 на 5, получив 0,4. В проценты перевести просто: умножим число на 100. Выйдет 40 процентов.
#2. Можно пойти еще более простым путем. Зайдя в интернет, найти онлайн сервис с калькулятором для расчета кровельного уклона (их в Сети предостаточно). Вводим необходимые значения. Это ширина здания и высота конька. Параллельно вам и длину стропил мгновенно подсчитают. Принцип работы подобных калькуляторов основан на том, что, по сути, все крыши состоят из двухскатных, которые рассчитываются как обычный треугольник.
#3. И еще один способ – он годится для тех, кто больше верит своим рукам и глазам, чем расчетам.
Надо просто взять и измерить уклон, используя для этого нехитрый прибор – уклономер (иначе, угломер). Сегодня существует множество вариантов исполнения данного прибора, как аналоговых так и цифровых.
Электронный угломер, которым можно измерить угол наклона ската крыши.
#4. Так как ширину дома изменить никак нельзя, то варьировать наклон плоскости крыши можно изменением высоты конька. Естественно, лишь тогда, когда и стены дома, и его фундамент надежны, а их прочность имеет запас. После выбора оптимального для себя уклона застройщик может определить, какой высоты ему нужен конек. В помощь ему имеются специальные таблицы с коэффициентами, на которые следует умножить одну вторую от ширины перекрытия (уклон задан).
#5. На практике высоту конька можно определить достаточно просто. Берем и размечаем две внешние стены дома (вдоль них будет расположен наш скат). Шнур натираем мелом и туго натягиваем между этими метками. Отмеряем у шнура центр, и в этой точке ставим планку.
Она должна стоять строго перпендикулярно плоскости перекрытия (для точности проверим это с помощью угольника).
Меняя положение бечевки относительно планки (двигая ее вверх), стараемся достичь нужного нам уклона. Для этого периодически проверяем величину угла от стены. Как только необходимый результат достигнут, ставим отметку на планке. Отпилив этот кусок, делаем шаблон для опор конька. Если же опоры не нужны, то на каждом из торцов крыши определяем высоту стыковки двух стропил, закрепив рейки с натянутым шнуром.
Если вы заметили ошибку, не рабочее видео или ссылку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Поделиться:
Измерение углов
Измерение угловКонцепция угла
Понятие угла — одно из важнейших понятий геометрии. Понятия равенства, суммы и разности углов важны и используются во всей геометрии, но предмет тригонометрии основан на измерении углов. Существуют две широко используемые единицы измерения углов. Градусы могут быть далее разделены на минуты и секунды, но это деление уже не так универсально, как раньше. Каждый градус делится на 60 равных частей, называемых минутами. Итак, семь с половиной градусов можно назвать 7 градусов и 30 минут, записав 7° 30′. Каждая минута далее делится на 60 равных частей, называемых 9.0004 секунды, и, например, 2 градуса 5 минут 30 секунд записывается как 2° 5′ 30″. Деление градусов на минуты и угловые секунды аналогично делению часов на минуты и секунды времени. |
Более привычной единицей измерения являются градусы. Окружность разделена на 360 равных градусов, так что прямой угол равен 90°. Пока мы будем рассматривать только углы от 0° до 360°, но позже, в разделе о тригонометрических функциях, мы будем рассматривать углы больше 360° и отрицательные углы.Части градуса теперь обычно указываются в десятичном виде. Например, семь с половиной градусов теперь обычно записывают как 7,5°.
Когда для анализа нарисован один угол на плоскости xy , мы нарисуем его за стандартная позиция с вершиной в начале координат (0,0), одна сторона угла вдоль оси x , а другая сторона над осью x .
радианы
Другой распространенной единицей измерения углов являются радианы. Для этого измерения рассмотрим единичную окружность (окружность радиуса 1), центр которой является вершиной рассматриваемого угла. Тогда угол отсекает дугу окружности, и длина этой дуги является мерой угла в радианах. Легко конвертировать между измерением в градусах и измерением в радианах. Длина окружности всего круга 2 π , отсюда следует, что 360° равняется 2 π радиан. Следовательно, и Большинство калькуляторов можно настроить на использование углов, измеряемых в градусах или радианах. Убедитесь, что вы знаете, какой режим использует ваш калькулятор. |
Краткая заметка об истории радианов
Хотя слово «радиан» было придумано Томасом Мьюиром и/или Джеймсом Томпсоном примерно в 1870 году, математики давно измеряли углы таким способом.
Например, Леонард Эйлер (1707–1783) в своих « элементах алгебры » прямо сказал, что углы измеряются длиной дуги, отсеченной в единичной окружности. Это было необходимо, чтобы дать его знаменитую формулу с комплексными числами, которая связывает функции знака и косинуса с показательной функцией.где θ — это то, что позже было названо измерением угла в радианах. К сожалению, объяснение этой формулы выходит далеко за рамки этих заметок. Но для получения дополнительной информации о комплексных числах см. мой Краткий курс комплексных чисел.
Радианы и длина дуги
Альтернативное определение радианов иногда дается как отношение. Вместо того, чтобы взять единичную окружность с центром в вершине угла θ , возьмем любую окружность с центром в вершине угла. Тогда радианной мерой угла является отношение длины стягиваемой дуги к радиусу r окружности.
Например, если длина дуги равна 3, а радиус окружности равен 2, то мера радиана равна 1,5.Причина, по которой это определение работает, заключается в том, что длина стягиваемой дуги пропорциональна радиусу окружности. В частности, определение в терминах отношения дает ту же цифру, что и приведенная выше, с использованием единичного круга. Однако это альтернативное определение более полезно, поскольку его можно использовать для связи длин дуг с углами. Длина дуги равна радиусу r , умноженное на угол θ , где угол измеряется в радианах.
Например, дуга θ = 0,3 радиана в окружности радиусом r = 4 имеет длину 0,3 умножить на 4, то есть 1,2.
Радианы и площадь сектора
Сектором окружности называется та часть окружности, которая ограничена двумя радиусами и дугой окружности, соединяющей их концы. Площадь этого сектора легко вычислить по радиусу r окружности и угол θ между радиусами, если он измеряется в радианах.
Так как площадь всего круга равна πr 2 , а сектор относится ко всему кругу как угол θ к 2 π , поэтомуУглы общие
Ниже приведена таблица общих углов как в градусах, так и в радианах. Обратите внимание, что измерение в радианах дается как π . Его, конечно, можно было бы представить десятичным числом, но радианное измерение часто появляется с коэффициентом 9.0004 № .| Уголок | градусов | радиан |
|---|---|---|
| 90° | № /2 | |
| 60° | № /3 | |
| 45° | № /4 | |
| 30° | № /6 |
Упражнения
Эдвин С. Кроули написал книгу «Тысяча упражнений в плоской и сферической тригонометрии», Университет Пенсильвании, Филадельфия, 1914 г.
Задачи этого краткого курса взяты из этого текста (но не все 1000 из них!) Он дал свои задачи с точностью до пяти знаков, поэтому учащимся пришлось поработать над их решением, и они использовали таблицы логарифмов, чтобы помочь в умножении и делении. Студенты должны были уметь пользоваться таблицей синусов-косинусов, тангенсов, логарифмов, логарифмических синусоидальных и логарифмических таблиц. Теперь мы можем использовать калькуляторы! Это означает, что вы можете сосредоточиться на концепциях, а не на трудоемких вычислениях.Кроули использовал не десятичную запись для долей градуса, а минуты и секунды.
Каждый набор упражнений включает, во-первых, формулировки упражнений, во-вторых, несколько советов по решению упражнений и, в-третьих, ответы на упражнения.
1. Выразите следующие углы в радианах.
(а). 12 градусов 28 минут, то есть 12° 28′.
(б). 36° 12′.
2. Сократите следующие числа радианов до градусов, минут и секунд.
(а). 0,47623.
(б). 0,25412.
3. Учитывая угол a и радиус r, найти длину стягивающей дуги.
(а). a = 0° 17′ 48″, r = 6,2935.
(б). a = 121° 6′ 18″, r = 0,2163.
4. Зная длину дуги l и радиус r, найти угол, опирающийся на центр.
(а). l = 0,16296, r = 12,587.
(б). l = 1,3672, r = 1,2978.
5. Зная длину дуги l и угол a , на который она опирается в центре, найти радиус.
(а). a = 0° 44′ 30″, l = 0,032592.
(б). a = 60° 21′ 6″, l = 0,4572.
6. Найдите длину с точностью до дюйма дуги окружности 11 градусов 48,3 минуты, если радиус равен 3200 футов.
7. Железнодорожная кривая образует дугу окружности 9 градусов 36,7 минуты, радиус от центральной линии пути составляет 2100 футов.
Если ширина колеи 5 футов, найдите разницу в длине двух рельсов с точностью до полдюйма.
9. На сколько человек изменит широту, пройдя на север одну милю, если предположить, что Земля представляет собой сферу радиусом 3956 миль?
10. Вычислите длину одной угловой минуты в футах по большому кругу Земли. Какова длина одной угловой секунды?
14. На окружности радиусом 5,782 метра длина дуги 1,742 метра. На какой угол он сужается в центре?
23. Известно, что воздушный шар диаметром 50 футов вытягивается из глаза под углом 8 1/2 минут. Как далеко это?
Подсказки
1. Чтобы преобразовать градусы в радианы, сначала преобразуйте количество градусов, минут и секунд в десятичную форму. Разделите количество минут на 60 и прибавьте к количеству градусов. Так, например, 12 ° 28 ‘это 12 + 28/60, что равно 12,467°. Далее умножить на π и разделите на 180, чтобы получить угол в радианах.
2. И наоборот, чтобы преобразовать радианы в градусы, разделите π и умножьте на 180. Таким образом, 0,47623, деленное на π и умноженное на 180, дает 27,286°. Вы можете преобразовать доли градуса в минуты и секунды следующим образом. Умножьте дробь на 60, чтобы получить количество минут. Здесь 0,286 умножить на 60 равно 17,16, поэтому угол можно записать как 27° 17,16′. Затем возьмите любую оставшуюся долю минуты и снова умножьте на 60, чтобы получить количество секунд. Здесь 0,16 умножить на 60 примерно равно 10, поэтому угол можно также записать как 27° 17′ 10″.
3. Чтобы найти длину дуги, сначала переведите угол в радианы. Для 3(a) 0°17’48” составляет 0,0051778 радиан. Затем умножьте на радиус, чтобы найти длину дуги.
4. Чтобы найти угол, разделите его на радиус. Это дает вам угол в радианах. Это можно преобразовать в градусы, чтобы получить ответы Кроули.
5. Как упоминалось выше, радиан умножить на радиус = длине дуги, поэтому, используя буквы для этой задачи, ar = l, , но a необходимо сначала преобразовать из градусов в радианы.
Итак, чтобы найти радиус r, сначала преобразуйте угол a в радианы, а затем разделите его на длину l дуги.
6. Длина дуги равна произведению радиуса на угол в радианах.
7. Помогает нарисовать фигуру. Радиус внешней направляющей равен 2102,5, а радиус внутренней направляющей равен 209.7.5.
9. У вас есть окружность радиусом 3956 миль и дуга этой окружности длиной 1 миля. Какой угол в градусах? (Средний радиус Земли был известен довольно точно в 1914 году. Посмотрите, сможете ли вы узнать, каким Эратосфен считал радиус Земли еще в третьем веке до нашей эры.)
10. Угловая минута равна 1/60 градуса. Преобразовать в радианы. Радиус равен 3956. Какова длина дуги?
14. Поскольку длина дуги равна радиусу, умноженному на угол в радианах, отсюда следует, что угол в радианах равен длине дуги, деленной на радиус. Радианы легко перевести в градусы.
23.
Представьте, что диаметр воздушного шара является частью дуги окружности, в центре которой вы находитесь. (Это не совсем часть дуги, но довольно близко.) Эта дуга имеет длину 50 футов. Вы знаете угол, так каков радиус этого круга?
Ответы
1. (а). 0,2176. (б). 0,6318.2. (а). 27° 17′ 10 дюймов (б). 14,56 ° = 14 °33,6′ = 14°33’36”.
3. (а). 0,03259 (б). 2,1137 умножить на 0,2163 равно 0,4572.
4. (а). 0,16296/12,587 = 0,012947 радиан = 0° 44′ 30″.
(б). 1,3672/1,2978 = 1,0535
радианы = 60,360° = 60° 21,6′ = 60° 21′ 35″.
5. (а). л/год = 0,032592/0,01294 = 2,518.
(б). л/год = 0,4572/1,0533 = 0,4340.
6. ra = (3200′) (0,20604) = 659,31′ = 659′ 4 дюйма.
7. Угол a = 0,16776 радиан. Разница в длинах есть
2102.5 a – 1997.5 a , что составляет 5 a. Таким образом, ответ равен 0,84 фута, что с точностью до дюйма равно 10 дюймам.
9. Угол = 1/3956 = 0,0002528 радиан = 0,01448° = 0,8690′ = 52,14″.
10. Одна минута = 0,0002909 радиан. 1,15075 мили = 6076 футов. Поэтому одна секунда будет соответствовать 101,3 фута.
14. a = л/об = 1,742/5,782 = 0,3013 радиан = 17,26° = 17°16′.
23. Угол a равен 8,5′, что составляет 0,00247 радиана. Значит радиус равен r = л/год = 50/0,00247 = 20222′ = 3,83 мили, почти четыре мили.
О разрядах точности.
Кроули старается давать свои ответы примерно с той же точностью, что и данные в вопросах. Это важно, особенно сейчас, когда у нас есть калькуляторы. Например, в задаче 1 исходная точка равна 12°28′, что имеет точность около четырех знаков, поэтому ответ 0,2176 также должен быть дан с точностью только до четырех знаков. (Обратите внимание, что начальные нули не учитываются при подсчете цифр точности.) Ответ 0,21758438 предполагает восемь цифр точности, и это может ввести в заблуждение, поскольку данная информация не была такой точной.
Другой пример см. в задаче 3(а). Данные равны 0°17’48” и 6,2935 с точностью до 4 и 5 цифр соответственно. Поэтому ответ должен быть дан только с точностью до 4 цифр, поскольку ответ не может быть более точным, чем наименее точные данные. Таким образом, ответ, который может дать калькулятор, а именно 0,032586547, следует округлить до четырех цифр (не считая ведущих нулей) до 0,03259.
Хотя окончательные ответы должны быть выражены с соответствующим количеством цифр точности, вы все равно должны сохранить все цифры для промежуточных вычислений.
углов наклона | MathEd.page
Углы наклона | MathEd.page/circle/slope-angles.html
Адаптировано из Geometry Labs , автор Henri Picciotto
Десятисантиметровый круг включает отметки линейки и транспортира.
- Промаркируйте линейки с шагом 1 см.
- Маркируйте транспортир с шагом 15°. Начните с 0° на положительной оси X, двигаясь против часовой стрелки. Включите углы больше 180°.
- Повторить задание 2 по часовой стрелке. В этом направлении углы считаются отрицательными, поэтому на этот раз 345° будет помечено как -15°.
Включите углы больше 180°.Подумайте о линии с уравнением y = mx и об угле q, который она образует с положительной осью x. Каждому наклону m соответствует определенный угол. Вы можете подумать об этом соотношении, нарисовав прямоугольный треугольник на 10-сантиметровом круге, подобно одному из показанных ниже. Ноги дают подъем и бегут по наклону гипотенузы. Вы можете прочитать угол, где гипотенуза пересекает транспортир, чтобы найти угол, соответствующий данному наклону. Обратите внимание, что несмотря на то, что оба приведенных ниже примера показывают положительные уклоны, вы можете использовать геоборд круга, чтобы найти углы, соответствующие и отрицательным уклонам.
- Соотношение между наклоном и углом полезно для решения практических задач, как вы увидите в следующих лабораторных работах. Но сначала заполните таблицу ниже. Продолжайте движение по кругу, чтобы заполнить наклоны там, где таблица пуста.
Но сначала заполните таблицу ниже. Продолжайте движение по кругу, чтобы заполнить наклоны там, где таблица пуста.| м | q |
|---|---|
| 0 | |
| .2 | |
| .4 | |
| .6 | |
| .8 | |
| 1 | |
| 1,25 | |
| 1,67 | |
| 90° | |
| -5 | |
В задаче 4 вы нашли углы, соответствующие заданным наклонам.
Вы также можете найти наклоны, которые соответствуют заданным углам. Два примера того, как это сделать, показаны ниже. В приведенном ниже примере слева вы можете прочитать «отклонение от оси у» и «отклонение от оси х». В примере ниже справа линия нарисована под углом 30° за правым краем. Вы можете прочитать рост от правого края линейки. (Что будет работать в этом примере?)
- Заполните таблицу ниже.
| к | м |
|---|---|
| 0° | |
| 15° | |
| 30° | |
| 45° | |
| 60° | |
| 75° | |
| 90° | |
| 105° | |
| 120° | |
| 135° | |
| 150° | |
| 165° | |
| 180° |
- Какие закономерности вы замечаете при заполнении таблиц? Каково соотношение между наклонами дополнительных углов? Для каких углов наклон положительный, отрицательный, 0? Для каких углов наклон между 0 и 1? Больше 1?
- Почему нет наклона для угла 90°?
- Объясните, как вы выбираете тот или иной тип треугольников уклона, чтобы помочь вам заполнить таблицы.
