Pantheon oculus og solstråler med trigonometri

Del 2, alle hjelpemidler

Pantheon oculus og solstråler med trigonometri

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Pantheon er et tempel i Roma. En del av tempelet er formet som en sylinder med en halvkule på toppen. Høyden i sylinderen er lik radius i halvkulen. Skissen nedenfor viser et tverrsnitt av bygningen.

Øverst i Pantheon er en sirkelformet åpning som kalles oculus (øye). Oculus har diameter AB og sentrum i P. Halvkulen har sentrum i Q og radius r=QA=QB=21,65 m. ∠PQA=∠BQP=12∘.

|350

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bruk trigonometriske beregninger til å vise at diameteren til oculus er 9 m.

Solstrålene slipper inn gjennom oculus. Se skissen nedenfor.

|200

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bruk trigonometriske beregninger til å bestemme hvor stor vinkelen v minst må være for at solstråler skal treffe gulvet i Pantheon.

Fasit

Se utregning i løsningsforslaget, AB≈9,0m

v≈58,6°

LøsningsforslagKI-generert

Punktet P er midtpunktet på AB, og siden AB er en horisontal korde i halvkulen, står QP vinkelrett på AB. Dermed er trekanten QPA rettvinklet, med rett vinkel i P.

I den rettvinklede trekanten QPA er QA=21,65m hypotenusen, ∠PQA=12°, og AP er motstående katet. Da er

sin⁡(12°)=APQA⇒AP=QA⋅sin⁡(12°)
AP=21,65⋅sin⁡(12°)≈4,50m

Siden P er midtpunktet på AB, er hele diameteren dobbelt så lang:

AB=2⋅AP≈2⋅4,50≈9,0m

AB≈9,0m, som var det vi skulle vise.

Sylinderen har radius lik radiusen i halvkulen (de to formene møtes uten sprang), altså R=21,65m, og sylinderens høyde er også 21,65m (oppgitt). Senteret Q i halvkulen ligger derfor 21,65m over gulvet.

Fra a) vet vi at oculus-kantene A og B begge ligger

  • Rcos⁡(12°)≈21,65⋅0,9782≈21,18m over Q, altså 21,65+21,18≈42,83m over gulvet,
  • Rsin⁡(12°)≈4,50m til hver sin side for den loddrette aksen gjennom Q.

Solstrålene kommer inn parallelt. En stråle som skal nå gulvet uten å treffe sylinderveggen på veien, har mest å gå på (kan ha slakest mulig vinkel) dersom den kommer inn gjennom den kanten av oculus som ligger lengst unna den veggen strålen er på vei mot — altså den motsatte kanten av oculus i forhold til strålens retning. Denne strålen har både lengst horisontal strekning å bevege seg over og den samme vertikale høyden 42,83m å synke, og er dermed den “gunstigste” strålen: er vinkelen v mindre enn det denne strålen krever, treffer ingen stråler gjennom oculus gulvet — de rekker ikke bort til veggen før de har sunket ned i veggens høyde.

Den horisontale avstanden denne strålen dekker, fra inngangspunktet på motsatt side av aksen og bort til punktet der veggen møter gulvet, er radien pluss forskyvningen til den motsatte kanten:

R+Rsin⁡(12°)=21,65+4,50=26,15m

Dette gir en rettvinklet trekant der vinkelen v (mellom strålen og horisontalen) oppfyller

tan⁡v=42,8326,15≈1,638
v=tan−1⁡(1,638)≈58,6°

Er v mindre enn dette, når ikke engang den gunstigst plasserte solstrålen helt bort til veggens fot før den er sunket ned i veggens høyde, og ingen sollys treffer da gulvet. Solstrålen må derfor minst danne en vinkel på

v≈58,6°

med horisontalen for at sollys skal nå helt ned til gulvet i Pantheon.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt