Príklad 1: Zem považujeme za guľu s polomerom r = 6370 km. Aká je jej hmotnosť, ak jej hustota je 5,52 g/cm3?
Riešenie:
r = 6370 km = 6 370 . 103 m
ρ = 5,52 g.cm-3 = 5520 kg . m-3
m = ?
Hmotnosť vypočítame zo vzťahu pre výpočet hustoty ρ = m/V → m = ρ . V. Objem si vypočítame pomocou vzorca pre výpočet objemu gule:
m = ρ . V
m = 5520 . 1,08.1021
m = 5,97.1024 kg
Hmotnosť zeme je približne 5,97 . 1024 kg.
Príklad 2: Vypočítajte hrúbku steny dutej kovovej gule, ak je daný vonkajší priemer d1 = 40 cm; jej hmotnosť – m = 25 kg a hustota kovu, z ktorej je guľa zhotovená ρ = 8,45 g.cm-3.
Riešenie:
Prierez kovovou guľou
m = 25 kg = 25 . 103 g
d = 40 cm → r = 20 cm = 0,2 m
ρ materiálu (kovu) = 8,45 g . cm-3 = 8450 kg . m-3
s = ?
h = ?
Objem materiálu z ktorého je guľa zhotovená, resp. objem plášťa Vpl, vypočítame:
ρmateriálu (kovu) = m/Vpl
Vpl = m/ρmateriálu (kovu)
Vpl = 25 000 : 8,45
Vpl = 2 958,58 cm3
Objem celej kovovej gule Vg:
Vg = 4/3 . π . r3
Vg = 4/3 . 3,14 . 203
Vg = 33 493,33 cm3
Objem vnútornej gule (t.j. duté vnútro) Vvn vypočítame ako rozdiel objemov Vg a Vpl:
Vvn = Vg - Vpl
Vvn = 30 534,75 cm3
Ďalej potrebujeme poznať polomer vnútornej gule h, ktorý vypočítame zo vzorca pre objem gule V = 4/3πr3 (v našom prípade: Vvn = 4/3πh3):
h = 19,39 cm
Hrúbku samotnej steny vypočítame ako rozdiel vonkajšieho a vnútorného polomeru kovovej gule:
s = r – h
s = 20 – 19,39
s = 0,61 cm
Hrúbka steny gule je približne 0,61 cm.
Príklad 3: Vypočítajte obsah mierneho pásma na severnej pologuli, ktoré sa rozprestiera medzi 23°27´ a 66°33´severnej zemepisnej šírky.
Riešenie:
rzeme = 6370 km
α = 23°27´
β = 66°33´
S = ?
v = ? v = x2 – x1 (viď obr.)
Obsah mierneho (guľového) pása vypočítame podľa vzorca: S = 2πrv
x1:
x1 = sinα . rzeme
x1 = 0,3979 . 6370
x1 = 2534,623 km
x2:
x2 = sinβ . rzeme
x2 = 0,9157 . 6370
x2 = 5833,009 km
v:
v = x2 – x1
v = 5833,009 – 2534,623
v = 3298,386 km
S = 2 . π . rzeme . v
S = 2 . 3,14 . 6370 . 3298,386
S = (približne) 131,95 . 106 km2
Kratší spôsob: do vzorca pre výpočet obsahu guľového pása si rovno dosadíme vzťah pre výpočet v:
S = 2 . π . r . v = 2 . π . (sin66°33´ . r - sin23°27´ . r) = 2 π . r2 (sin66°33´ - sin23°27´)
Po dosadení: S = 131, 95 . 106 km2.
Mierne pásmo na severnej pologule sa rozprestiera na približne 131,95 . 106 km2.
Zopakujte si:
1. Ako by si vypočítal povrch guľovej vrstvy?2. Ako vysoko by musel vyletieť letec, aby videl desatinu zemského povrchu?
Použitá literatúra:
Odvárko O. a kol.: Matematika pre 2. ročník gymnázia, SPN, Bratislava, 1985Pomykalova, E.: Matematika pro gymnázia – Stereometria, Prometheus, Praha, 1995
Zdroje obrazkov:
http://www.merrittcartographic.co.uk/earth_structure.htmlhttp://wallpapers-xs.blogspot.sk/2012/06/planet-earth.html
_marec%20(1)_html_5a623822.png)
_marec%20(1)_html_m528b4d44.png)
_marec%20(1)_html_m23f94dd3.gif)
_marec%20(1)_html_m1477e05c.gif)
_marec%20(1)_html_m5d4ffd68.png)