Che cos è una retta? - Geometria sferica, euclidea e iperbolica Pagina 1

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1 Che cos è una retta? - Geometria sferica, euclidea e iperbolica Pagina 1 Vi hanno incaricati di progettare una rotta aerea tra Mosca e Vancouver (segnati sulla cartina da dei pallini rossi). Questa rotta è descritta da una linea sulla cartina che rappresenta il percorso che dovrà seguire l aereo. Quali sono secondo voi le caratteristiche che dovrebbe avere una rotta di un aereo? Provate a disegnare sulla cartina la rotta che vi sembra migliore. Come avete fatto? Avete seguito qualche regola particolare?

2 Che cos è una retta? - Geometria sferica, euclidea e iperbolica Pagina 2 Una rotta aerea (ideale) deve essere la più corta possibile, in modo da risparmiare carburante! Chiameremo segmenti-geodetici le linee tracciate sulla sfera che realizzano la distanza più corta tra i due estremi. Provate ad aiutarvi con il mappamondo, cercando di visualizzare il percorso che avete fatto aiutandovi con uno spago. Per farlo basta tendere, sul mappamondo, lo spago tra Mosca e Vancouver. Secondo voi lo spago teso sulla sfera si dispone lungo segmenti-geodetici? Se con lo spago avete trovato una rotta diversa da quella che avevate intuito all inizio disegnate anche questa sulla cartina. Riuscite a dire perchè all inizio avevate dato una risposta diversa?

3 Che cos è una retta? - Geometria sferica, euclidea e iperbolica Pagina 3 Vi diamo ora una nuova cartina con disegnate alcune rotte aeree costruite cercando di mantenere la lunghezza del percorso più corta possibile. Se non vi fidate fate un controllo sul mappamondo per vedere se effettivamente queste linee sono segmenti-geodetici. Vi viene in mente un modo più esplicito per descriverli? I meridiani della sfera sono le sole linee che realizzano la distanza più breve oppure ce ne sono anche altre?

4 Che cos è una retta? - Geometria sferica, euclidea e iperbolica Pagina 4 Cercate di disegnare sulla cartina un triangolo tra le città di Mosca, Vancouver e Nairobi, aiutandovi con il mappamondo per disegnare i lati approssimando dei segmenti-geodetici. Utilizzando la scala del mappamondo e un goniometro calcolate quanto sono lunghi i lati e quali sono le ampiezze degli angoli. Quale è la somma degli angoli interni del triangolo che avete disegnato? Secondo voi quanto è l area di questo triangolo? Intuitivamente potreste cercare di confrontare quest area con l area di tutta la terra. Approssimando la terra con una sfera qual è la formula per calcolarne l area? Quanto vale l area della terra?

5 Che cos è una retta? - Geometria sferica, euclidea e iperbolica Pagina 5 Ora cercheremo una formula per calcolare in modo preciso l area di un triangolo sferico. Iniziate con il calcolare l area di uno spicchio di sfera. Come descrivereste lo spicchio che si vede nella figura? Quali dati occorrono per ricostruire lo spicchio? Quanto vale l area di uno spicchio sferico costruito con un angolo di ampiezza? Provate a pensare alla relazione tra l area dello spicchio e l area della sfera intera. Descrivete il procedimento utilizzato.

6 Che cos è una retta? - Geometria sferica, euclidea e iperbolica Pagina 6 Ora considerate il seguente triangolo sferico. I suoi tre angoli individuano degli spicchi sferici. Siete in grado di disegnarli sul mappamondo? Potete aiutarvi con lo schema riportato qui sotto, che rappresenta una metà della sfera. Quanto vale l area dei tre spicchi sferici individuati dal triangolo? Riuscite a mettere in relazione la somma delle aree di questi spicchi sferici e l area dell intera sfera? Usate la relazione descritta sopra per ricavare una formula per l area del triangolo sferico.

7 Che cos è una retta? - Geometria sferica, euclidea e iperbolica Pagina 7 Se foste partiti da una sfera più grande oppure più piccola come sarebbe cambiata la formula per l area del triangolo sferico? Calcolate l area del triangolo che avete costruito all inizio tra le città di Mosca, Vancouver e Nairobi.

8 Che cos è una retta? - Geometria sferica, euclidea e iperbolica Pagina 8 Tornate sul piano euclideo. Cosa significa che due triangoli sono simili? Nel piano euclideo le aree di due triangoli simili sono in relazione? Sulla sfera succede qualcosa di simile o di diverso? Riuscite a individuare sulla sfera un triangolo con tutti gli angoli interni di 90? Qual è l area di questo triangolo? Osservate che questa area è esattamente un ottavo dell area della sfera. Fate un disegno per descrivere il fatto che la sfera si può suddividere in 8 triangoli uguali tra loro e con gli angoli interni tutti di 90.

9 Che cos è una retta? - Geometria sferica, euclidea e iperbolica Pagina 9 Dati due punti sul piano euclideo esiste un solo segmento che li congiunge. Sulla sfera questo è sempre vero? Riuscite a trovare due punti sulla sfera che possono essere collegati da piu segmenti-geodetici diversi? La proprietà, valida sul piano euclideo, che per due punti passa una e una sola retta è una frase detta primo postulato di Euclide : uno dei punti di partenza della geometria euclidea.

10 Che cos è una retta? - Geometria sferica, euclidea e iperbolica Pagina 10 Sul piano euclideo cosa significa che due rette sono parallele? Disegnate una coppia di rette parallele. Riuscite a trovare sulla sfera due rette-geodetiche parallele? Dato un punto esterno a una retta sul piano euclideo è sempre possibile trovare un unica retta parallela alla retta data e passante per il punto. Sulla sfera questo è possibile?