RUuR6qXpfQwFG
Ilustracja przedstawia ustawione w wielu rzędach sześciany wykonane z betonu.

Poznajemy bryły

Źródło: Christian Fregnan, dostępny w internecie: www.unsplash.com.

5. Siatki i modele graniastosłupów

Próbowałeś kiedyś złożyć prostopadłościenne lub inne pudełko z jednego kawałka papieru? A może kiedyś rozkładałeś pudełko, żeby wyrzucone do śmieci zajmowało mniej miejsca? Obydwie te czynności związane są z siatkami tych brył. Zagadnienia dotyczące siatek graniastosłupów omówimy w tym materiale.

Wiele produktów, które można kupić w sklepach, pakuje się do pudełek w kształcie graniastosłupów o prostokątnych podstawach, czyli do prostopadłościanów.

RBAD2emUWuk6Y1
Animacja przedstawia różne rodzaje graniastosłupów.

Oglądając dwa poniższe filmy, przypomnisz sobie, jak wygląda siatka prostopadłościanu i sześcianu. Zastanów się, jak może wyglądać siatka graniastosłupa, w którego podstawie jest sześciokąt. Porównaj swoje przypuszczenia z trzecim filmem.

Przeczytaj dwie poniższe informacje, na temat siatki prostopadłościanu i sześcianu. Zastanów się, jak może wyglądać siatka graniastosłupa, w którego podstawie jest sześciokąt. Porównaj swoje przypuszczenia z trzecią informacją.

RkNr7W0W9ezEX1
Animacja 3D pokazuje kolumny. Kreślone są krawędzie jednej kolumny – powstaje prostopadłościan. Dwa jednakowe prostopadłościany rozkładają się na dwie różne siatki prostopadłościanu.

Prostopadłościan jest trójwymiarową bryłą przypominającą klocek. Składa się on z czterech prostokątnych ścian połączonych ze sobą bokami dokładnie w taki sam sposób jak na przykład ściany pokoju. Bryła ta posiada również dwie podstawy: górną i dolną, które w naszym porównaniu byłyby sufitem i podłogą pokoju. Prostopadłościan możemy rozłożyć na płasko, uzyskując siatkę składającą się z sześciu figur: dwóch par identycznych prostokątów, czyli przeciwległych ścian oraz dwóch identycznych prostokątów będących podstawami. Oznacza to, że nie wszystkie ściany bryły muszą być identyczne. Prostopadłościan może bowiem być „spłaszczony”.
Układ siatki nie jest przypadkowy. Nie każde trzy pary identycznych prostokątów mogą utworzyć prostopadłościan. Przykłady konstrukcji siatek przedstawimy poniżej. Dla wygody określmy, że nasz prostopadłościan składa się z pary identycznych ścian A, pary identycznych ścian B oraz podstawy górnej i dolnej. Oczywiście ściany A i B mogą być w szczególności identyczne, jeśli tylko podstawy są kwadratami.
1. Weźmy górną podstawę bryły. Do jej dolnego boku przylega ściana A. Po bokach tej ściany znajdują się przylegające do niej ściany B. Do dolnego boku ściany A przylega swoim górnym bokiem podstawa dolna, a do dolnego boku dolnej podstawy przylega ściana A.
2. Drugim przykładem siatki może być siatka tej samej bryły, której opis zaczniemy od ściany B. Do jej prawego boku przylega ściana A. Do prawego boku ściany A przylega druga ściana B. Do prawego boku drugiej ściany B przylega druga  ściana A, do której górnego i dolnego boku przylegają obie podstawy.

R1Ms7p31L1p5x1
Animacja 3D pokazuje leżące na stole kostki do gry. Kreślone są krawędzie jednej kostki – powstaje sześcian. Dwa jednakowe sześciany rozkładają się na dwie różne siatki sześcianu.

Sześcian jest szczególnym przypadkiem prostopadłościanu, którego wszystkie ściany są identyczne i są kwadratami.
Sześcian możemy rozłożyć na płasko, uzyskując siatkę składającą się sześciu takich samych kwadratów. Tak samo jak w przypadku prostopadłościanu, układ siatki nie jest przypadkowy. Nie każde sześć identycznych kwadratów może utworzyć sześcian. Przykłady konstrukcji siatek przedstawimy poniżej. Dla wygody ponumerujemy ściany boczne sześcianu liczbami od 1 do 4.
1. Weźmy górną podstawę bryły. Do jej dolnego boku przylega ściana 1 . Po prawej stronie tej ściany znajdują się kolejno przylegające ściany 2, 3 i 4. Do dolnego boku ściany 1 przylega swoim górnym bokiem podstawa dolna.
2. Drugim przykładem siatki może być siatka tej samej bryły, której opis zaczniemy od górnej podstawy. Do jej prawego boku przylega ściana 1, do lewego boku przylega ściana 2, do górnego boku przylega ściana 3, a do dolnego boku przylega ściana 4 .Do dolnego boku ściany 4 przylega dolna podstawa.

Rho1KoVa44r9T1
Animacja 3D pokazuje nakrętki na śruby. Kreślone są krawędzie jednej nakrętki – powstaje graniastosłup o podstawie sześciokąta foremnego. Dwa jednakowe graniastosłupy rozkładają się na dwie różne siatki graniastosłupa.

Graniastosłup sześciokątny jest trójwymiarową bryłą, która składa się z sześciu prostokątnych ścian połączonych ze sobą bokami. Bryła ta posiada również dwie podstawy: górną i dolną. Taki graniastosłup możemy rozłożyć na płasko, uzyskując siatkę składającą się z ośmiu figur: dwóch identycznych sześciokątów, czyli przeciwległych podstaw oraz sześciu identycznych prostokątów, będących ścianami bocznymi.
Układ siatki nie jest przypadkowy. Nie z każdych dwóch sześciokątów i sześciu prostokątów możemy ułożyć siatkę graniastosłupa sześciokątnego. Przykłady konstrukcji siatek przedstawimy poniżej. Dla wygody ponumerujemy ściany boczne sześcianu liczbami od 1 do 6.
1. Weźmy górną podstawę bryły. Do jej dolnego boku przylega ściana 1 . Po prawej stronie tej ściany znajdują się kolejno przylegające ściany 2, 3, 4, 5 i 6. Do dolnego boku ściany 1 przylega swoim górnym bokiem podstawa dolna.
2. Drugim przykładem siatki może być siatka tej samej bryły, której opis zaczniemy od górnej podstawy. Do każdego boku podstawy przylega jedna ściana boczna, a do dolnego boku dowolnej ze ścian przylega dolna podstawa.

Ważne!

Siatka graniastosłupa to figura, która składa się ze wszystkich ścian tego graniastosłupa położonych w taki sposób, że można złożyć z nich graniastosłup.

Ćwiczenie 1

Narysuj siatkę graniastosłupa prostego, którego wysokość wynosi 2 cm, a podstawami są

  1. trójkąty prostokątne o przyprostokątnych długości 3 cm4 cm,

  2. romby o przekątnych długości 6 cm8 cm,

  3. równoległoboki o bokach długości 3 cm2 cm.

RfV4wrBjWMo2I
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 1

Wyobraź sobie siatkę graniastosłupa prostego, którego wysokość wynosi 2 cm, a podstawami są

  1. trójkąty prostokątne o przyprostokątnych długości 3 cm4 cm,

  2. romby o przekątnych długości 6 cm8 cm,

  3. prostokąty o bokach długości 3 cm2 cm.

Oblicz pole powierzchni siatki każdego z tych graniastosłupów.

Ćwiczenie 2

Wydrukuj kartę z rysunkami figur. Wytnij wszystkie figury.

Naklej je na kartki w taki sposób, aby powstały siatki trzech różnych graniastosłupów prostych. Wytnij siatki, pamiętając o pozostawieniu zakładek, które będziesz smarować klejem. Sklej modele graniastosłupów.

R1dyn18q6mjQq
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
RCbFn312GAedq
Daniel jest stolarzem i będzie zbijał dla klienta meble o prostej, minimalistycznej konstrukcji. Klient zażyczył sobie między innymi komodę z sześcioma szufladami, po dwie na każdym poziomie. Szuflady zajmą całą objętość komody. Jakie wymiary powinny mieć szuflady przy określonych wymiarach komody? Uzupełnij luki, wpisując odpowiednie wartości. Komoda ma wysokość 90 centymetrów, szerokość 81 centymetrów i jest głęboka na 48 centymetrów. Grubość wykorzystanego drewna wynosi 2 centymetry. Zatem, chcąc wypełnić ją sześcioma szufladami, zauważymy, że każda szuflada powinna być graniastosłupem o wysokości 90:3-5·2=30-10=20, czyli wysokość mebla dzielimy na trzy szuflady. Odejmujemy następnie pięciokrotną grubość materiału, ponieważ jest to grubość blatu i dna komody oraz dna każdej z trzech szuflad. Analogicznie przeprowadzamy obliczenia dla szerokości i głębokości mebla. Szerokość: Tu uzupełnij:3-Tu uzupełnij·2=27-Tu uzupełnij=Tu uzupełnij oraz głębokość: Tu uzupełnij:3-Tu uzupełnij·2=16-Tu uzupełnij=Tu uzupełnij. Podaj wymiary w kolejności malejącej: szuflady będą graniastosłupami prostymi o wymiarach Tu uzupełnij na Tu uzupełnij na Tu uzupełnij.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
RqQmBxN9ybhgs
Określ w każdym z graniastosłupów liczbę ścian, wierzchołków i krawędzi. Uzupełnij tabelę. Możesz posłużyć się sklejonymi przez siebie modelami.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
R1HWwffwb5uTT
Ćwiczenie 3
Wyobraź sobie, jak wygląda siatka graniastosłupa prostego trójkątnego, czworokątnego i pięciokątnego, a następnie uzupełnij tekst odpowiednimi liczbami. Graniastosłup prosty trójkątny ma Tu uzupełnij ścian, Tu uzupełnij krawędzi i Tu uzupełnij wierzchołków.Graniastosłup prosty czworokątny ma Tu uzupełnij ścian, Tu uzupełnij krawędzi i Tu uzupełnij wierzchołków.Graniastosłup prosty pięciokątny ma Tu uzupełnij ścian, Tu uzupełnij krawędzi i Tu uzupełnij wierzchołków.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4

Dany jest graniastosłup. Wykonaj poniższe polecenia i uzupełnij odpowiedzi na pytania, wpisując w luki odpowiednie liczby.

  1. Zaprojektuj i wykonaj siatkę graniastosłupa podobnego do graniastosłupa na rysunku.

RtokchSFB68M0
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
R1BjxZqkxZoSd
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
R1ZXhq7BMHeaP
2. Ile krawędzi, wierzchołków i ścian będzie miał graniastosłup, którego siatkę projektujesz?
Odpowiedź: Ten graniastosłup będzie miał 1. 9, 2. 17, 3. 12, 4. 18, 5. 16, 6. 8, 7. 10 krawędzi, 1. 9, 2. 17, 3. 12, 4. 18, 5. 16, 6. 8, 7. 10 wierzchołków, 1. 9, 2. 17, 3. 12, 4. 18, 5. 16, 6. 8, 7. 10 ścian.
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4

Wyobraź sobie, jak wygląda siatka graniastosłupa sześciokątnego i odpowiedz na pytania.

  1. Ile krawędzi, wierzchołków i ścian będzie miał ten graniastosłup?

  2. Ile zakładek trzeba wykonać, żeby z tej siatki można było skleić model graniastosłupa?

R1dgXWGJmofWV
Ćwiczenie 5
Połącz dwie informacje tak, aby tworzyły zdanie prawdziwe. Jeżeli n to liczba boków figury znajdującej się w podstawie, to graniastosłup będzie miał: n+2 Możliwe odpowiedzi: 1. krawędzi, 2. zakładek, 3. ścian, 4. wierzchołków 3n Możliwe odpowiedzi: 1. krawędzi, 2. zakładek, 3. ścian, 4. wierzchołków 2n Możliwe odpowiedzi: 1. krawędzi, 2. zakładek, 3. ścian, 4. wierzchołków 2n-1 Możliwe odpowiedzi: 1. krawędzi, 2. zakładek, 3. ścian, 4. wierzchołków
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 6

Znajdź opakowanie w kształcie graniastosłupa. Rozłóż to opakowanie i sprawdź jak wygląda siatka tego graniastosłupa.

Znajdź opakowanie w kształcie graniastosłupa. Rozłóż to opakowanie i narysuj siatkę tego graniastosłupa.

RJX94vRLGfsuG
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.

Znajdź opakowanie w kształcie graniastosłupa. Rozłóż to opakowanie i opisz siatkę tego graniastosłupa.

Notatnik

Możesz skorzystać z poniższego pola tekstowego do zapisania swoich notatek, rozwiązań zadań i innych informacji, które uważasz za potrzebne.

R1b8OvSPUG8s3
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.