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SEDITÉCNIC 1 DIBUJO TÉCNICO SEDITÉCNIC2 DIBUJO TÉCNICO 1º y 2º de Bachillerato 1º de Ingeniería Técnica Industrial Material curricular homologado por la Consejería de Educación y Ciencia de la Junta de Andalucía (resolución Junio de 2000). 1ª edición: Julio de 2000 2ª edición: Septiembre de 2005 3ª edición: Septiembre de 2007 4ª edición: Enero de 2009 (colabora en los dibujos del tema 1 Carmen Cano) 5ª edición: Octubre de 2011 AUTOR: Cristóbal Rubio Martín Profesor de Dibujo No está permitida la reproducción parcial o total por cualquier medio de este libro. Editado por: EDITÉCNICAS ( www.editecnicas.net ) Impreso en: Escobar-Impresores (El Ejido-Almería) ISBN: 978-84-607-0836-0 Depósito Legal: AL -193-2000 SEDITÉCNIC 3 INTRODUCCIÓN A partir de la experiencia acumulada como profesor de Dibujo y de la amplia do- cumentación que existe al respecto, he redactado este libro desarrollando los contenidos de forma que puedan ser fácilmente comprendidos por los alumnos de los niveles: 4º de ESO, 1º de Bachillerato, 2º de Bachillerato y 1º de Ingeniería Industrial. El libro abarca 55 temas y un anexo con 100 ejercicios resueltos de selectividad. Ahora bien, los conocimientos teóricos no bastan para comprender el dibujo téc- nico, se hace necesario por tanto, completar la formación mediante la realización de ejercicios prácticos. Para ello he complementado la teoría con la edición de tres libros con diversas propuestas de ejercicios que se adaptan a los niveles de 4º de ESO, 1º de Bachillerato y 2º de Bachillerato. Los libros citados son: • 100 Láminas de Iniciación al Dibujo Técnico (nivel 4º de ESO/ Módulos). • 125 Láminas de Dibujo Técnico (nivel 1º de Bachillerato). • 150 Láminas de Dibujo Técnico (nivel 2º de Bachillerato). Además, como complemento a estos libros, en la página web del autor los alumnos pueden encontrar recursos didácticos relacionados con los temas aquí expuestos, así como información actualizada de los libros que están editados. En la 4ª edición se incluyeron 4 temas nuevos, arte y dibujo técnico, perpendicularidad y paralelismo, rectificación de curvas e intersección de superfi- cies en el sistema diédrico. Esta 5ª edición es una reedición de la anterior, en la que únicamente se han co- rregido algunas erratas de pequeña importancia. Agradezco el interés mostrado por los profesores y profesoras de dibujo que han apostado por estos libros. EL AUTOR: Cristóbal Rubio Martín www.editecnicas.net SEDITÉCNIC4 1 ARTE Y DIBUJO TÉCNICO 6 2 PERPENDICULARIDAD Y PARALELISMO 26 3 ÁNGULOS 30 4 PROPORCIONALIDAD 40 5 ESCALAS 54 6 EQUIVALENCIAS 60 7 LUGARES GEOMÉTRICOS 68 8 TRIÁNGULOS 74 9 CUADRILÁTEROS 82 10 POLÍGONOS 92 11 TANGENCIAS.CONSTRUCCIONES BÁSICAS 102 12 RECTIFICACIÓN DE CURVAS 114 13 POTENCIA 118 14 INVERSIÓN 132 15 CURVAS TÉCNICAS Y ALABEADAS 142 16 CURVAS CÓNICAS 156 17 HOMOLOGÍA EN EL PLANO 172 18 AFINIDAD EN EL PLANO 194 19 HOMOTECIA 202 20 MOVIMIENTOS EN EL PLANO: Giro, simetría, traslación 208 21 SEMEJANZA 216 22 SISTEMA DIÉDRICO: El punto 224 23 SISTEMA DIÉDRICO: La recta 236 24 SISTEMA DIÉDRICO: El plano 244 25 SISTEMA DIÉDRICO: Pertenencias 250 26 SISTEMA DIÉDRICO: Intersección de planos 258 27 SISTEMA DIÉDRICO: Intersección de recta con plano 266 28 SISTEMA DIÉDRICO: Paralelismo 274 ÍNDICE SEDITÉCNIC 5 29 SISTEMA DIÉDRICO: Perpendicularidad 282 30 SISTEMA DIÉDRICO: Abatimientos 294 31 SISTEMA DIÉDRICO: Giros 304 32 SISTEMA DIÉDRICO: Cambios de plano 314 33 SISTEMA DIÉDRICO: Distancias 322 34 SISTEMA DIÉDRICO: Ángulos 332 35 SISTEMA DIÉDRICO: Poliedros 350 36 SISTEMA DIÉDRICO: Superficies radiadas. Pirámide, prisma, cono y cilindro362 37 SISTEMA DIÉDRICO: Superficies curvas. La esfera y el toro 376 38 SISTEMA DIÉDRICO: Secciones en cuerpos geométricos 384 39 SISTEMA DIÉDRICO: Intersección de recta con cuerpo geométrico 396 40 SISTEMA DIÉDRICO: Desarrollo de cuerpos geométricos 402 41 SISTEMA DIÉDRICO: Intersección de superficies 418 42 SISTEMA DIÉDRICO: Sombras 424 43 SISTEMA AXONOMÉTRICO: Fundamentos 432 44 SISTEMA AXONOMÉTRICO: Punto, recta, plano y cuerpos 442 45 SISTEMA AXONOMÉTRICO: Perspectiva caballera y aérea 458 46 SISTEMA CÓNICO: Fundamentos 470 47 SISTEMA CÓNICO: La recta y el plano 484 48 SISTEMA CÓNICO: Superficies planas y cuerpos geométricos 496 49 SISTEMA ACOTADO: Punto, recta, plano y abatimientos 510 50 SISTEMA ACOTADO: Sólidos y cubiertas 522 51 NORMALIZACIÓN: Vistas 530 52 NORMALIZACIÓN: Acotación 538 53 NORMALIZACIÓN: Cortes y convencionalismos 554 54 NORMALIZACIÓN: Signos de mecanizado e indicaciones escritas 570 55 NORMALIZACIÓN: Tolerancias 578 ANEXO: 100 EJERCICIOS RESUELTOS DE SELECTIVIDAD 590 ÍNDICE SEDITÉCNIC6 EL DIBUJO TÉCNICO TIPOS DE DIBUJO TÉCNICO DEFINICIONES GEOMÉTRICAS TIPOS Y LÍNEAS UTILIZADAS EN LOS TRAZADOS GEOMÉTRICOS INSTRUMENTOS DE DIBUJO TÉCNICO Juego de plantillas Regla graduada Escalímetro Compás Lápiz Goma de borrar Transportador de ángulos FORMATOS NORMALIZADOS ROTULACIÓN NORMALIZADA Tipos de rotulación Proporción de las letras NOMENCLATURA Y SIGNOS EMPLEADOS REFERENCIAS HISTÓRICAS DEL DIBUJO TÉCNICO Sus orígenes Era moderna (1500-1789) Era contemporánea RAÍCES GEOMÉTRICAS DEL ARTE ARÁBICO-ANDALUZ LAS FORMAS GEOMÉTRICAS EN LA PINTURA CONTEMPORÁNEA DISEÑO INDUSTRIAL Proceso en el diseño de un producto El diseñador industrial 1 ARTE Y DIBUJO TÉCNICO 1 7SEDITÉCNIC OBJETIVOS ESPECÍFICOS: • Comprender la importancia que el dibujo técnico tiene como medio para mejorar nuestra capacidad de abstracción. • Valorar la importancia del dibujo técnico como lenguaje para la transmisión de ideas. • Conocer las definiciones de los elementos geométricos fundamentales. • Conocer los tipos de líneas que se utilizan en los trazados geométricos. • Reconocer los distintos tipos de dibujos técnicos. • Conocer los principales útiles de dibujo que se emplean para el trazado de dibujos técnicos. • Conocer los tipos de formatos de la seria A que existen, así como su obtención. • Valorar el uso de la rotulación normalizada como parte integrante de un plano. • Conocer la nomenclatura y signos especiales que se usan con más frecuencia en los trazados geométricos. • Conocer las referencias históricas del dibujo técnico, desde sus orígenes (egipcios, El ar- quitecto del plano, papiro Ahmes, Pitágoras, Thales, Platón, Euclides, Arquímedes, Apolonio, Vitrubio, Fibonacci), era moderna (Brunelleschi, Pacioli, Da Vinci, Durero, Descartes, Euler, Monge) y era contemporánea (Poncelet, Gaudí, Le Corbusier, Santiago Calatrava). • Conocer los frisos y mosaicos del arte islámico. • Conocer pintores contemporáneos que usan las formas geométricas en la composición de sus obras como: Picasso, Kandinsky, Paul Klee, Mondrián y Vasarely. • Saber qué es el diseño industrial: sus inicios en la escuela la Bauhaus, el proceso en el diseño de un producto y las características de un buen diseñador. METODOLOGÍA Y TEMPORIZACIÓN: 1ª SESIÓN • El/la profesor/a comenzará la clase con una breve introducción sobre la importancia que el dibujo técnico tiene para la fabricación de objetos y como medio para aumentar la capacidad de abstracción. • Se expondrá un esquema de la clasificación en bloques de los distintos contenidos en los que queda dividida la asignatura. • Se explicarán las definiciones geométricas básicas: punto, recta y plano, haciendo ver a los alumnos que se trata de elementos abstractos, que no son reales, así como los distintos tipos de líneas que se usan en los trazados geométricos. • Se nombrarán y describirán los distintos útiles que son necesarios para el trazado de los dibujos técnicos a nivel escolar y profesional, así como la correcta disposición de las escuadras para el trazado de paralelas y perpendiculares. •Se definirá qué es un formato, así como el tamaño de partida que servirá de base para la obtención de los distintos formatos de la serie A. • Se explicará qué se entiende por rotulación normalizada. • Se indicará la nomenclatura y signos especiales más importantes que se usan en los trazados geométricos. 2ª SESIÓN • Se expondrá mediante imágenes el recorrido histórico que ha seguido el dibujo técnico des- de sus orígenes hasta nuestros días. • Se explicarán las raíces geométricas del arte arábico-andaluz mostrando en imágenes ejem- plos de frisos y composiciones modulares. • A través de la visualización de las obras de artistas como Picasso, Kandinsky, Mondrián y Vasarely se estudiará la utilización de las formas geométricas en la pintura. • Se explicarán qué se entiende por diseño industrial, así como la influencia de La Bauhaus en el diseño actual. 8 SEDITÉCNIC EL DIBUJO TÉCNICO El dibujo técnico es un lenguaje gráfico cuyo último fin es la creación de objetos que pue- dan tener un valor utilitario o artístico. Para que el objeto pueda fabricarse es necesario la realización de un proyecto cuya función principal consiste en ayudar a visualizar lo que se está creando. Los planos del proyecto han de realizarse atendiendo a un amplio conjunto de convencionalismos y normas, de manera que el objeto quede perfectamente definido en cuanto a formas y dimensiones. El dibujo técnico favorece la capacidad de abstracción y desarrolla habilidades gráficas, convirtíendose así en una valiosa ayuda formativa de carácter general. La aplicación del dibujo técnico es eminentemente práctica, sin olvidar el componente teórico imprescindible para la comprensión de los numerosos trazados y convencionalismos. En el dibujo técnico se distinguen tres bloques. BLOQUE I. Trazados geométricos. Comprende el estudio de la geometría plana, como son las construcciones geométricas, las transformaciones geométricas, etc. BLOQUE II. La geometría descriptiva. Abarca el estudio de los sistema de representación: dié- drico, axonométrico, cónico y acotado. BLOQUE III. La normalización. Aquí se estudian los convencionalismos empleados en la repre- sentación de piezas y conjuntos mecánicos. 10A II B .T u b o Ø 1 3 m m C u 7 5 0 v 2 x1 .5 2 x6 6 2 .5 16A B .T u b o Ø 1 6 m m 2 x2 .5 C u 7 5 0 v 2 x6 II 4 C u 7 5 0 v I.C.P. II 25A II-40 30A 2 x4 20A II B .T u b o Ø 1 6 m m Kw/h 6 25A II C u 7 5 0 v B .T u b o Ø 2 1 m m 8 11 52 37 1 5 6 0 22 4 9 B A 4 1 2 0 17 16 18 15 16 17 18 19 20 19 20 21 22 desmonte terraplén desmonte 19 t Agua Dibujo geológicoDibujo topográfico Dibujo industrial Dibujo arquitectónico Dibujo eléctrico TIPOS DE DIBUJO TÉCNICO Dibujo industrial o mecánico. Se utiliza en la representación de piezas o conjuntos mecáni- cos. Dibujo arquitectónico. Se em- plea en la representación grá- fica de viviendas, así como en la distribución urbanística de ciudades, parques, carrete- ras, etc. Dibujo eléctrico y electrónico. Se emplea en la representa- ción gráfica de instalaciones eléctricas en general (vivien- das, maquinaria, etc), así como para la representación de circuitos electrónicos (or- denadores, tv, etc). Dibujo topográfico. Se utiliza para la representación gráfica del terreno mediante las cur- vas de nivel y signos conven- cionales. Dibujo geológico. Se emplea en geografía y geología. En él se representan las diversas capas de la tierra mostrándo- se los diferentes minerales. 1 9SEDITÉCNIC DEFINICIONES GEOMÉTRICAS En el dibujo técnico se distinguen tres elementos fundamentales: el punto, la recta y el plano. Todos ellos son considerados geométricamente como entes abstractos. Punto. Es el elemento geométrico más pequeño que no tiene dimensión. Gráficamente puede ser representado mediante un cruce de líneas o por un pequeño círculo. Recta. Geométricamente se define como la sucesión de infinitos puntos alineados en una mis- ma dirección. Tiene únicamente la dimensión longitud. Gráficamente se representa por la hue- lla que deja el lápiz o cualquier otro útil punzante cuando se desplaza por una superficie plana. Cuando en la recta marcamos dos puntos se denomina segmento a la distancia comprendida entre esos dos puntos y, cuando marcamos un punto llamamos semirrecta a la porción de recta comprendida entre ese punto y el resto de la recta. Plano. Geométricamente representa una superficie infinitamente delgada que se extiende en todas direcciones hacia el infinito. Tiene dos dimensiones (ancho y profundidad). Gráficamente un plano puede representarse por una porción del mismo. Punto Línea Recta Semirrecta Segmento Plano TIPOS DE LÍNEAS UTILIZADAS EN LOS TRAZADOS GEOMÉTRICOS En la ejecución de los trazados geométricos intervienen tres tipos de líneas. Línea continua semigruesa. Se usa para la presentación de los datos del problema. Su espe- sor aproximado es de 0,4 mm. Línea continua fina. Se utiliza para dejar constancia del proceso seguido en la resolución del problema. Su espesor aproximado es de 0,2 mm. Línea continua gruesa. Se usa para destacar la solución del problema. Su espesor aproximado es de 0,8 mm. Línea semigruesa Línea continua fina Línea continua gruesa INSTRUMENTOS DE DIBUJO TÉCNICO Las nuevas tecnologías aplicadas al dibujo técnico mediante programas de Diseño Asistido por Ordenador CAD (Computer Aided Design) son actualmente el instrumento por excelencia para la realización de cualquier dibujo técnico. Únicamente en el entorno escolar se concibe la reali- zación de los mismos mediante los instrumentos tradicionales que describimos a continuación. Juego de plantillas. Está formado por la escuadra y cartabón. Son de material plástico duro y se fabrican en distintos tamaños. Sus bordes pueden ser con escalón o sin escalón, si bien para el dibujo a lápiz se recomienda que sean sin escalón. Se utilizan para el trazado de las líneas que conforman un dibujo técnico. Su uso correcto faci- lita la rapidez de los trazados. En el trazado de paralelas y perpendiculares deben situarse las escuadras en la posición que se indica en la figura, independientemente de que también pueden usarse en otras posiciones. 10 SEDITÉCNIC Compás. Es el útil que se usa para el trazado de circunferencias o arcos, así como para el transporte de medidas. Lápiz. Es el instrumento que se usa para el trazado de líneas. La mina está formada por una mezcla de grafito (una variedad del carbono) y arcilla. De- pendiendo de dicha proporción se obtienen minas con dis- tinta dureza, a mayor arcilla mayor dureza, dando lugar a su clasificación en lápices duros y blandos. Para distinguirlos se utilizan los siguientes códigos: B(Black) HB (Hard-Black) , F (Firm) y H(Hard), que a su vez se dividen en otros grados identificados por números. Por ejemplo H, 2H, 3H, 4H,.... son lápices duros, mientras que los designados por B, 2B, 3B,..... son blandos. La elección de la dureza va a depender del tipo de dibujo, así para los dibujos técnicos suelen utilizarse las minas du- ras porque no manchan el papel, aunque sí lo dañan, mien- tras que para los dibujos artísticos deberemos elegir minas blandas que proporcionan mayor expresividad y flexibilidad Escuadra Cartabón Posición de las plantillas para el trazado de paralelas Posición de las plantillas para el trazado de perpendiculares Regla milimetrada. Es una regla de material plástico transparente graduada con apreciación del milímetro. Escalímetro. Es una regla con forma estrellada de 30 cm. de longitud que presenta seis caras graduadas con escalas diferentes. 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 6 5 7 8 9 10 11 12 14 13 15 16 17 18 20 19 Regla milimetrada Escalímetro : 01 1 0 0 1 3 6 2 4 5 7 9 8 10 11 21 31 41 15 16 71 81 91 20 12 22 32 24 52 26 27 28 29 30 10 6 9 8 7 5 4 3 2 1 0 1/3 :33 1 50 50 50 50 05 50 05 05 50 50 1 11SEDITÉCNIC y no dañan el papel aunque lo ensucian más. Ellápiz para el dibujo técnico se comercializa actualmente en dos formas: 1. El tradicional, que está formado por una mina de grafito de 2 mm. alojada dentro de una carcasa de madera o plástico de sección redonda o hexagonal. 2. El portaminas, que es parecido a un bolígrafo que lleva alojado en su interior la mina, que es empujada por un émbolo que al girar deja al descubierto la punta de la mina. Dependiendo del espesor de la mina existen dos tipos: de mina muy fina de 0,5 ó 0,3 mm, y de mina de 2 mm. Para la ejecución correcta de dibujos técnicos a lápiz se re- comienda usar: • El portaminas con mina de espesor igual a 0,5 mm. y du- reza H, para dejar constancia de los trazados realizados en el proceso de un ejercicio. • El portaminas o lápiz con mina de 2 mm. y dureza HB, para destacar los resultados obtenidos. En la construcción geométrica de la figura puede apreciarse la utilización correcta de los tipos de líneas. Goma Transportador de ángulos M I L A N Goma de borrar. Se utiliza para eliminar zonas de grafito sobrantes. Su forma generalmente es rectangular y su consistencia blanda o dura. Se fabrican de caucho sintético o materiales plásticos. Para el dibujo técnico se recomienda que la goma sea de color blanca y flexible. Para borrar zonas pequeñas sin alterar el dibujo adyacente se utilizan plantillas especiales. Es cómodo utilizar tam- bién para el borrado el portagomas, que es un útil muy parecido a un bolígrafo que tiene en su interior aloja- do una barra de goma. Transportador de ángulos. El transportador de ángulos es una herramienta de dibu- jo que se utiliza para medir y transportar ángulos. Es de material plástico trans- parente y su forma es circular dividido en 360º o de semicírculo dividido en 180º. Viene gra- duado en la escala sexagesimal. Su uso es recomendado en aquellos casos en los que no podamos construir el ángulo con la ayuda de las escuadras o del compás. Línea de datos Línea de resultado Línea de proceso 12 SEDITÉCNIC FORMATOS NORMALIZADOS Se denomina formato a las dimensiones expresadas en milímetros de un papel. Todo dibujo técnico ha de realizarse en un formato normalizado con objeto de facilitar su clasi- ficación y el intercambio de documentos entre distintas empresas. Se denomina formato base al A0, que es un rectángulo de superficie 1 m2 cuyos lados miden 841 x 1189. Los formatos obtenidos a partir del A0 forman la serie principal A y su designa- ción es con la letra A seguida de un número correlativo para cada formato. Los formatos de esta serie se obtienen dividiendo por dos las dimensiones del formato anterior o duplicando por dos el formato origen. Las dimensiones de los formatos de la serie principal A (expresadas en mm.) son: 4A0 =1682 x 2378 2A0 = 1189 x1682 A0 = 841 x 1189 A1= 594 x 841 A2 = 420 x 594 A3= 297 x 420 A4 = 210 x 297 A5= 148 x 210 A6= 105 x 148 A7= 74 x 105 A8= 52 x 74 A9= 37 x 52 A10= 26 x 37 De todos ellos, el más utiliza- do en entornos escolares es el A4 y en ocasiones el A3. Además de la serie A exis- ten otros formatos norma- lizados que constituyen las series auxiliares B y C. Los formatos de estas series no se utilizan en los planos de dibujo técnico, estando reservado su uso para las dimensiones de sobres, carpetas, archivadores, etc. ROTULACIÓN NORMALIZADA Rotulación es el conjunto de letras y signos que acompañan a un dibujo técnico. Estas letras y signos que se colocan en los planos han de realizarse atendiendo a unas normas establecidas. Así, tendremos que tener en cuenta, entre otras, las siguientes normas: • La altura nominal que se adopte para los diversos rótulos de un plano ha de ser proporcional al dibujo representado y al tamaño del plano. • Los títulos no se subrayan. • Las letras minúsculas se usarán en anotaciones y observaciones. • Los caracteres en mayúsculas deben reservarse para titulares o encabezados. Tipos de rotulación La escritura puede ser vertical o cursiva con una inclinación de 75º respecto a la base de la misma. Según la norma ISO-3098-0:1997 puede haber dos tipos de escritura: escritura tipo A y escritura tipo B, tanto para la rotulación vertical como para la cursiva. Indicamos acontinuación las dimensiones de la escritura tipo B por ser la más utilizada en en- tornos escolares de acuerdo con las siguientes especificaciones: A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 1 13SEDITÉCNIC (7 /1 0) h hE 2009 Dibujo (13/10 )h(6/10)h (1/10)h (1/5)h (3 /1 0) h NOMENCLATURA Y SIGNOS EMPLEADOS Puntos: letras mayúsculas (A,B,C, ...) Rectas: letras minúsculas (r, s, t, u, ...) Planos: letras griegas (��������...) Paralelismo: | | Perpendicularidad: Ángulos: letras griegas: Equivalente: (��������...) Suma: + Resta: Multiplicación: x División: : Mayor que: > Menor que: < Igual: = Desigual: = Infinito: a b Proporción de las letras La altura h de las letras mayúsculas se tomará como medida de referencia para obtener las demás. Son alturas h de escritura normalizada: 1,8. 2,5; 3,5; 5; 7; 10; 14; 20 (mm). Altura de las minúsculas (sin trazos salientes) = (7/10)h Altura salientes inferiores =(3/10)h. Área de marcas diacríticas (letras mayúsculas) = (2/5)h. Espaciado entre caracteres = (1/5)h Espacio entre palabras=(6/10)h Espesor del trazo = (1/10)h. Anchura media de las mayúsculas =(6/10)h Anchura media de las mayúsculas =(5/10)h Espacio mínimo entre líneas de apoyo escritura= variable entre (19/10)h, (15/10)h y (13/10) h, dependiendo si es entre letras mayúsculas con tilde, entre letras mayúsculas o entre letras minúsculas y mayúsculas. Cuando un texto tenga que ser subrayado o sobrerayado, se recomienda interrumpir la línea cuando ésta corte a partes salientes inferiores o donde las letras mayúsculas o minúsculas tengan una marca diacrítica (tilde, cedilla, diéresis). 14 SEDITÉCNIC Aproximadamente sobre el año 1650 a.C. data el papiro del escriba egipcio Ahmes. Su tamaño es de unos 6 metros de longitud por 33 cm. de anchura. Según se deduce del propio papiro, éste fue redactado a partir de escritos de 200 años de antigüedad. El papiro muestra entre otros contenidos matemáticos, información geométrica, como medi- ciones de áreas de triángulos, rectángulos, trapezoides y círculos, así como volúmenes de cilindros y prismas. Hacia el año 580 a.C. aparece Pitágoras, matemático y filósofo griego que nació en la isla de Samos en Grecia. Éste fundó un movimiento con propósito religioso, político y filosófico, conocido como “Pitagorismo”, que se caracterizaba por el retiro, el ascetismo y el misticismo. A esta escuela se le atribuye el famoso teorema de Pitágoras relativo al trián- gulo rectángulo. Buena parte de la geometría pitagórica en relación con la sección áurea tuvo que ver con el pentágono regular, pues se sabe que la es- trella de cinco puntas era una especie de símbolo de identificación de la Escuela Pitagórica. A este sím- bolo se le conocía como “Pentagrama pitagórico”, el cual tuvo carácter religioso y fue usado por los pi- tagóricos como un signo secreto para reconocerse entre ellos. Representa el número cinco, la vida, el poder y la invulnerabilidad. REFERENCIAS HISTÓRICAS DEL DIBUJO TÉCNICO Sus orígenes Según los historiadores, los orígenes de la geometría se atribuyen a los egipcios por la necesi- dad que tenían éstos de medir sus tierras, debido a que las constantes inundaciones del Nilo alteraban los límites de las parcelas. Precisamente la palabra geometría significa medida de tierras. También se tienen nociones geométricas en la civilización mesopotámica (año 3000 a.C.), te- rritorios que actualmente pertenecen a Irak. Sin embargo, las primeras manifestaciones del dibujo técnico que se conocen datan del año 2450 a.C. El dibujo está esculpido sobre el ta- blero que se apoya en las rodillas de la estatua de piedra conocida como “El Arquitecto del plano” del rey sumerio Gudea, y se trata de un plano de la planta de un templo fortificado, acompañado de un instru- mento de dibujo y otrode medida (similar a un escalímetro). La estatua se encuentra expuesta en el museo de Louvre de París. 1 15SEDITÉCNIC Del mismo siglo es Thales, filósofo, matemático y astrónomo griego que nació en Mileto y fue considerado como el más famoso de los siete sabios de Grecia. Es conocido por el teorema que lleva su nom- bre, aunque no está claro que Thales sea el autor de este teorema, pues su demostración aparece por primera vez en el libro VI de los Elementos de Euclides. Otras aportaciones a la geometría que se le atribuyen a Thales son cinco teoremas geométricos y la resolución de dos problemas prác- ticos, que enunciamos a continuación: 1. Todo círculo queda dividido en dos partes iguales por su diámetro. 2. Los ángulos de la base de todo triángulo isósceles son iguales. 3. Los ángulos opuestos por el vértice que se forman al cortarse dos rectas son iguales. 4. Si dos triángulos tienen un lado y los dos ángulos adyacentes respectivamente iguales, resul- ta que los triángulos son iguales. 5. Todo ángulo inscrito en una semicircunferencia es de 90º. Problema 1. Determinación de la altura de la pirámide de Keops. Problema 2. Cálculo de la distancia de una nave a la costa. Sobre el año 300 a. C. aparece Euclides, matemático y físico griego que enseñaba en Alejandría (Egipto). Su obra principal “Elementos“ es una de las obras más conocidas del mundo. Comprende 13 volú- menes con contenido geométrico relativo a la geometría plana y del espacio. Euclides consideró el punto, la línea, el plano y los cuerpos geométricos como entes abstractos tal como hoy día son considera- dos. Los Elementos de Euclides se utilizaron como texto durante 2000 años, y puede decirse que es la base de la geometría plana que se estudia actualmente. Alrededor del año 400 a.C. nos encontramos con Platón, que nace en Atenas y es uno de los filósofos que más ha influido en la historia del pensamiento de todos los tiempos. Su pasión por las matemáticas y su creencia de que éstas eran necesarias para la formación íntegra del hombre, hizo que se convirtiera en un insigne artífice de matemá- ticos. Platón dibuja el mundo físico y explica los fenómenos naturales en clave geométrica. Estudió los poliedros regulares y asoció a cada uno de ellos con un elemento: asignó el tetraedro al fuego por su forma puntiaguda, el cubo a la tierra por su imagen de solidez, el octaedro al aire porque su forma puntiaguda en ambos lados está destinada a la flotabilidad, el icosaedro al agua porque recuerda en sus múltiples ca- ras reflejos sin fin del agua, y el dodecaedro al universo porque Platón se refería a él de una forma muy vaga, que ha sido interpretada como la forma del universo. 16 SEDITÉCNIC En el año (287-212 a.C.) Arquímedes, matemático e inventor grie- go realizó estudios importantes sobre geometría, como la forma de medir el áreas de las figuras curvas, así como el cálculo de áreas y volúmenes de sólidos limitados por superficies curvas. Popularmente Arquímedes es conocido entre los matemáticos por los estudios que realizó sobre las propiedades matemáticas de la espiral que lleva su nombre, y que plasmó en un escrito titulado “Sobre las espirales”. Entre los años 262 a.C. y 190 a.C. aparece Apolonio, matemático griego conocido como el Gran Geómetra. Nació en Perga, en el sur de Asia Menor. Se cree que estudió en Alejandría y vivió durante una época de su vida en Pérgamo. Gran parte de su obra ha desaparecido, siendo una de sus obras más importantes “Las Cónicas”, que junto con los “Elementos” de Euclides constituyeron las mejores obras en su género de toda la matemática de la antigüedad. Fue Apolonio quien dio nombre a la elipse, parábola e hipérbola. En otra de las obras de Apolonio “Las tangencias” aparece resuelto el siguiente problema: “Dados tres objetos tales que cada uno de ellos puede ser un punto, una recta o una circunferencia, dibujar una circunferencia que sea tangente a cada uno de los elementos dados”. Este problema da lugar a diez casos posibles. Marco Vitrubio Polión (siglo I a.C.) , arquitecto, escritor, ingeniero y tratadista romano debe su fama al tratado didáctico “De architectu- ra”, escrito en 10 libros, en donde ha plasmado la técnica de la arqui- tectura y de la ingeniería del periodo helenismo, (período comprendi- do entre la muerte de Alejandro Magno en el año 323 a.C., hasta la mitad del siglo I a.C. cuando los romanos incorporan esos territorios a su Imperio). Parece ser que Vitrubio tenía un profundo conocimiento de los escri- tos anteriores griegos y romanos. Durante el primer siglo del imperio Musulmán no se produjo ningún desarrollo científico, y es hasta la segunda mitad del siglo VIII cuando se traducen al árabe to- das las obras griegas conocidas, fundándose escuelas por todo el Imperio. En el continente Europeo cabe destacar en el siglo XI la obra de Leonardo de Pisa, conocido como Fibonacci, “Practica Geometriae” dedicada a resolver problemas geométricos de áreas y volúmenes. Fibonacci como buen matemático estudió una sucesión de infinitos números en la que cada término, salvo el primero, es la suma de los dos anteriores: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, etc. L O S X L I B R O S A R Q U I T E C T U R A M A R C O V I T R U V I O P O L I O N D D 1 12 5 8 13 3 1 17SEDITÉCNIC Era moderna (1500-1789) En el Renacimiento (siglos XV-XVI) es cuando el dibujo técnico se va consolidando gracias a los trabajos realizadas por Filippo Brunelleschi, Luca Pacioli, Leonardo da Vinci, Alberto Durero y René Descartes, entre otros. Filippo Brunelleschi (1377-1446), arquitecto y escultor italiano más famo- so del siglo XV que destacó porque diseñó la cúpula de la catedral de su ciudad natal, Florencia construida sobre un tambor poligonal (octogonal) de 42 metros de diámetro. Otras obras suyas son la basílica de San Lorenzo de Florencia, el palacio Pitti, fachada del Hospital de los Inocentes, Capilla Pazzi. En todas sus obras de arquitectura las partes se relacionan entre sí y con el todo mediante fórmulas matemáticas. Además utiliza combinaciones de figuras geométricas como el cuadrado, el círculo y el triángulo. Sus conocimientos en matemáticas y geometría le lle- varon al descubrimiento de las leyes de la perspectiva central en la pintura, que aplicó a las representacio- nes pictóricas consiguiendo imágenes prácticamente reales. El descubrimiento de Brunelleschi se basaba en la sim- plificación de la visión a un sólo ojo imaginando que los rayos de luz entran en él según un haz cónico. De esta forma cada rayo atraviesa en su sólo punto al plano de la pintura interpuesto entre el objeto y el ojo, con un punto de fuga único co- rrespondiente al ojo que se sitúa en el horizonte de la representación pictórica, de modo que todas las rectas que sean perpendiculares al cuadro convergen en ese punto. Para demostrar esta teoría Brunellechi pintó un cuadro del Baptisterio (edificio religioso) y le hizo un agujero (mirilla) justo en el punto de fuga. Cuando una personal se situaba en la puerta de la catedral y miraba al Baptisterio por ese orificio de la parte posterior del cuadro sosteniendo delante con la mano un espejo, podía verificar que en él se reflejaba la imagen del cuadro correspondiendo exactamente con lo que estaba viendo del edificio real. Para completar el experimento Brunelleschi situó sobre la zona del cielo de la pintura polvo de plata, para reflejar sobre el espejo las nubes reales que se movían por delante del edificio por efecto del viento. Esta técnica fue utilizada posteriormente en el cine para realizar efectos especiales. A partir de este modelo puede construirse una espiral, que es del tipo logarítmica. Se ha demostrado que la espiral de Fibonacci aparece en infinidad de objetos de la naturaleza, así por ejemplo está presente en el crecimiento de las semillas de los girasoles, en los capara- zones de los caracoles, las escamas de una piña,en la formación de los huracanes, en algunas galaxias, en el crecimiento de las ramas de un árbol conforme subimos por el tronco, etc. 18 SEDITÉCNIC Luca Pacioli (1445-1510), franciscano y profesor de matemáticas italia- no, destaca en geometría por su interés por la sección áurea, ya conoci- da desde Euclides. En 1494, Pacioli publicó su famoso libro “Summa de arithmética, geometria, proportioni et propor- tionalita” (Resumen de la aritmética, la geometría, la proporción y la proporcionalidad). Como discípulo sobresaliente tuvo a Leonardo da Vinci. Éste ilustró el manuscrito de La Divina Pro- portione (de proporciones divinas) mediante el dibujo del hombre de Vi- trubio que representa al hombre como el centro del universo al quedar inscrito en un círculo y en un cuadrado. Leonardo da Vinci (1452-1519), pintor, escultor, ingeniero, arqui- tecto e inventor italiano, es uno de los grandes genios del renacimien- to y posiblemente no haya en la historia de la humanidad un hombre tan completo por su aspiración al conocimiento global. En el campo de la perspectiva Leonardo crea la perspectiva aérea o perspectiva atmosférica, método por el cual se produce una sensa- ción de profundidad al considerar la atmósfera compuesta de partí- culas sólidas que cambian la intensidad del color y de la luz que perci- bimos, y como consecuencia de ello vemos los objetos más pálidos a medida que la distancia es mayor y más nítidos los primeros planos. En su concepción de dibujante se interesó por la anatomía humana, practicando la disección de cadáveres y realizando dibujos anatómi- cos de huesos y músculos con gran precisión, claros y exactos. Tam- bién realizó dibujos sobre la anatomía de animales como aves y vacas. Como pintor, Leonardo es autor de muchas obras, siendo la más no- table la realizada en Florencia, conocida por el retrato de Mona Lisa o Gioconda, que se conserva en el museo de Louvre de París. La obra representa a Lisa Gherar- dini. Otra obra muy conocida es La Última Cena pintada sobre un muro del convento dominicano de Santa María de las Gracias en Milán (Italia). Autoretrato de Leonardo Mona Lisa La Santa Cena Anatomia del cuerpo humano 1 19SEDITÉCNIC Alberto Durero (1471-1528), pintor y grabador. Es considerado como el artista mas famoso del Renacimiento alemán. Publicó varios libros donde reflejó la construcción de un gran número de curvas, como las espirales, las curvas cíclicas, las cónicas, etc. También realizó estudios sobre la teoría de las sombras, construcciones de polígonos regulares, sólidos platónicos y una introducción a la perspectiva. Durero imaginaba el lienzo como una pantalla de vidrio. En el grabado realizado en madera Durero muestra cómo puede copiarse en un papel cuadriculado la imagen que observa a través del vidrio cuadriculado igualmente. Uno de los grabados más conocidos de Durero es Melancolía I. Se piensa que esta obra representa el estado depresivo o melancólico. Fruto de la influencia de Leonardo y aún de Euclides y Vitrubio, Dure- ro se sirve de la geometría, incluso para la plasmación de la figura humana. Y es que estaba convencido de que con la geometría y con las matemáticas, se podía ex- plicar el mundo. Durero, emplea incluso vis- tas auxiliares para la defini- ción de algunos elementos del cuerpo humano. René Descartes (1596-1650), filósofo y científico francés desarrolló un método para relacionar las curvas con ecuaciones. Este método es la geometría analítica, por el cual las curvas cónicas se pueden represen- tar por ecuaciones de segundo grado en dos variables. Es decir: a. x2 + b. x.y + c.y2 + d.x + e.y + f = 0 . Las soluciones de esta ecuación son las llamadas curvas cónicas. Se le considera el inventor de la Geometría Analítica, aunque su logro más importante fue la reducción de la naturaleza a leyes matemáticas. Según Descartes todo lo que nos rodea está compuesto de puntos, rec- tas y curvas, por lo tanto la naturaleza puede interpretarse matemática- mente por medio de ecuaciones. Para Descartes las curvas geométricas deben ser construibles con algún instrumento que tenga la misma precisión que la regla y el compás. En 1637 publicó 4 obras: El Discurso del Método, La Dióptrica, Los Meteoros y la Geometría, siendo de todas ellas la más famosa la primera. Las reglas del método enunciadas en su libro se resumen en cuatro fundamentales: 1. Regla de evidencia. 2. Análisis. 3. Síntesis. 4. Comprobación. Melancolía I 20 SEDITÉCNIC Era contemporánea Este periodo que comprende desde el año 1789 hasta nuestro días se caracteriza por trans- formaciones aceleradas de la economía, la sociedad y la tecnología conocido también por el nombre de revolución industrial. A finales del siglo XIX en plena revolución industrial es cuando aparece la Normalización como un conjunto de normas aplicadas a la representación de los planos y fabricación de piezas, creándose en Alemania en el año 1917 el comité Alemán de Normalización. A partir del siglo XX se incorporan al dibujo técnico técnicas digitales con la aparición de los ordenadores, desarrollándose una serie de programas popularmente conocidos como progra- mas CAD (Computer Aided Desing), que permiten representar los dibujos técnicos con gran precisión aplicando las normas actuales de normalización ISO. Además de las representaciones en 2D, hoy día tenemos programas de 3D que nos permiten hacer recreaciones virtuales en tres dimensiones de cualquier objeto. Gaspard Monge (1746-1818), matemático francés que nació en Beaune, estudió en las escuelas de Beaune y Lyon. Llegó a ser mi- nistro de la república francesa y amigo de Napoleón. Se le conside- ra el creador de la geometría descriptiva y uno de los fundadores por orden de Napoleón de la Escuela Politécnica, en la que impar- tió clases de Geometría Descriptiva durante más de 10 años. En 1799 publica su famosa obra Geometría Descriptiva. El objetivo que perseguía Monge era proporcionar métodos para representar en el papel que únicamente tiene dos dimensiones, todos los cuerpos de la naturaleza que tiene tres dimensiones, siempre que estos cuerpos se puedan definir, y por otro lado el caso inverso, es decir dada la representación plana de un objeto saber ubicarlo en el espacio. Debido a la importancia militar que se le dio a la geometría descriptiva se obligó a Monge a mantenerlos en secreto hasta 1795, año a partir del cual pasó a formar partes de la educa- ción técnica en Francia y Alemania, y posteriormente en Estados Unidos. Jean-Victor Poncelet (1788-1867), geómetra francés e ingeniero mi- litar que estudió con Monge. Es considerado como el fundador de la geometría proyectiva moderna. Su obra más importante es “Tratado de las propiedades proyectivas de las figuras”, que puede decirse que enlaza con la de Gaspard Monge. Leonhard Euler, (1707 - 1783), matemático suizo. Aunque sus traba- jos más importantes están relacionados con la matemática pura, Euler recoge en su obra “Introducción al análisis” la sistematizó de la geo- metría analítica de una manera formal. En su obra Opera Onnia. Euler dedica cuatro volúmenes a la Geometría. En una parte de ella trata de la geometría Euclidiana (no utiliza coordenadas en el plano), y la mayor parte de ella son del tipo analítico (utiliza ejes coordenados y medios algebraicos). Descubrió propiedades geométricas conocidas como la recta de Euler, la circunferencia de los nueve puntos y el teorema sobre los poliedros. 1 21SEDITÉCNIC Le Corbusier (1887-1965), arquitecto, diseñador y pintor suizo na- cionalizado francés, considerado uno de los más importantes de la arquitectura moderna con mayor influencia de toda la historia de la arquitectura. Fue el creador del Modulador que publicó en un libro con este mismo título. El modulador es un sistema de medidas basado en las proporciones del hombre, en que cada magnitud se relaciona con la anterior por el número áureo, relacionan- do las proporcionesdel edificio con las del hombre. La medida base es de 216 cm. que se corresponde con la figura humana con el brazo levantado. Cada término se obtiene multiplicando el anterior por 1,618. 216 82175 1 0 8 6 6 4 1 66 108 41 25 16 7 9 133 51 82 51 51 20 11 31 20 66 41 25 16 Antonio Gaudí (1852-1926), arquitecto español que nació en Bar- celona, máximo exponente del modernismo catalán. Gaudí tenía una capacidad innata para la geometría y la visión espacial que le permi- tían imaginar mentalmente sus obras que posteriormente recreaba. Realiza planos de sus creaciones trabajando primero sobre maquetas que iba modelando a medida que lo iba imaginando. Se interesó por la geometría de las superficies regladas, y la naturaleza le proporcionó el modelo para el diseño de sus originales formas como pueden apre- ciarse en sus arcos, columnas y fachadas, donde utiliza paraboloides hiperbólicos, la hiperboloide, el helicoide y el conoide. Como arquitecto concibió sus edificios de una forma global combinando las soluciones decorativas con las estructurales. Además de una amplia representación de edificios residenciales y urbanos, entre sus obras destacan la Sagrada Familia (actualmente en construcción), la Cripta de la Colonia Güell y el Colegio de Santa Teresa. Santiago Calatrava, arquitecto e ingeniero español que nació en el año 1951 en Benimámet (Valencia). Es considerado como un especialista en el diseño de puentes. Sus construcciones se caracterizan por el empleo de estructuras plegables y por hacer de la estructura de un edificio una obra de arte. El diseño de sus estructuras se inspira en la anatomía del cuerpo humano o de los animales, la cristalografía y en la botánica. También es escultor y dibujante cuyos trabajos giran en torno a la visión, la geometría, el movimiento, el equilibrio o las estructuras de la naturaleza. En Valencia realizó los edifi- cios que componen la Ciu- dad de las Artes y de las Ciencias. La mayor parte de sus obras realizadas están en Suiza, España, Alemania, Francia y Canadá. Calatrava ha recibido numerosos pre- mios como reconocimiento a su trabajo. 22 SEDITÉCNIC RAÍCES GEOMÉTRICAS DEL ARTE ARÁBICO-ANDALUZ La arquitectura árabe es la que se desarrolló en la España musul- mana entre los siglos VIII y XV. Uno de los elementos mas interesantes del arte islámico son los arabescos, que son adornos simétricos construidos con líneas que limitan las formas de las hojas, flores, etc. En la ornamentación árabe existen numerosos ejemplos de com- posiciones modulares. Los módulos se originan a partir de polígo- nos regulares que se pueden repetir, combinar y enlazar. Los frisos, mosaicos y adornos geométricos del arte arábico-an- daluz constituyen una de las manifestaciones mas espectaculares de la geometría en el arte. En el patrimonio arquitectónico andaluz hay numerosas muestras del uso de frisos desde el punto de vista de la ornamentación. Los frisos árabes se encuentran en edificios como la Mez- quita de Córdoba, la Alhambra de Granada o el Alcázar de Sevilla. Los frisos o cenefas constan de un determinado módulo, figura o motivo que se repite a lo lago de una banda rectangular. En la Alhambra de Granada puede apreciarse la belleza y compejidad de una amplia muestra de mosaicos geométricos en los que no aparecen motivos de personas o animales debido a que su religión se lo impedía. Un mosaico geométrico es una composición en el plano basándose en simetrías, traslaciones, o rotaciones. Los llamados mosaicos nazaríes están formados de polígonos que tienen la misma área del po- lígono del que procede. Los más conocidos son el hueso, el pétalo, el avión, el huso y la pajarita. El hueso es un polígono cóncavo de doce lados que se obtiene a partir de un cuadrado. El pétalo se obtiene a partir de un rombo formado por dos triángulo equiláteros. El avión o clavo se obtiene de la transformación de un cuadrado. El huso se obtiene a partir de un cuadrado, y su construcción es parecida al hueso. La pajarita se obtiene a partir del triángulo equilátero. Hueso Pétalo Avión Huso Pajarita 1 23SEDITÉCNIC LAS FORMAS GEOMÉTRICAS EN LA PINTURA CONTEMPORÁNEA Los artistas de todas las épocas han empleado las reglas compositivas conocidas, al mismo tiempo que han ido creando otras nuevas. La geometría tuvo su punto más álgico con el naci- miento (entre los años 1906 y 1908) del cubismo, como el arte de interpretar la naturaleza por medio de figuras geométricas, representando todas las partes de un objeto en un mismo plano. Alrededor del año 1910 nació el arte abstracto influido por la aparición de la fotografía, en donde la representación figurativa es sustituida por un lenguaje visual autónomo. A partir de 1960 aparece el arte minimalista o tendencia de reducir la pintura a lo esencial como colores puros, formas geométricas simples, tejidos naturales, etc. Guernica Las señoritas de Aviñón Wassily Kandinsky (1866-1944), pintor ruso, nacionalizado alemán y poste- riormente francés. Su pintura se caracteriza por ser abstracta y compuesta de figuras geométricas. Considerado el creador del arte abstracto. Paul Klee (1879-1940), pintor nacido en suiza que vivió en Alemania. Klee trabaja con formas geométricas dando lugar a composiciones muy equili- bradas y racionales. Utiliza la línea como un elemento fundamental que sive de soporte a la obra. Pablo Picasso (1881-1973), pintor y escultor español malagueño, gran genio de la pintura contemporánea, considerado junto a Braque como el creador del cubismo y uno de los artistas más importantes del siglo XX con más de 20.000 trabajos en su haber. 24 SEDITÉCNIC Piet Mondrián (1872-1944), pintor vanguardista holandés, fundador del neo- plasticismo. Llevó el arte abstracto hasta sus últimas consecuencias. Victor Vasarely (1908-1997), pintor húngaro, destaca por el op art (el arte óptico) y el arte cinético (arte por efectos ópticos). Vasarely utiliza las formas geométricas (círculos, elipses, cuadrados, rectán- gulos, etc.) y sus diferentes tonalidades cromáticas para realizar complejas composiciones equilibradas, teniendo en cuenta algunos principios ópticos sobre formas y colores. Consigue crear efectos de relieve o de movimiento trabajando con la relación fondo-forma. Logotipo de Renault 1 25SEDITÉCNIC DISEÑO INDUSTRIAL Se denomina diseño industrial a toda actividad humana ligada a la creación de un producto susceptible de ser producido industrialmente. Su necesidad va ligada a la revolución industrial del siglo XIX, cuando la producción artesana incorpora maquinaria, iniciándose así la produc- ción en serie. Desde los tiempos más primitivos el hombre ha creado objetos, en defi- nitiva ha diseñado, y muchos de ellos se han desarrollado dependiendo en gran parte de su función. Se considera que la primera institución que implantó las bases del di- seño industrial y gráfico fue la escuela alemana de arte, diseño y arqui- tectura La Bauhaus (casa de la construcción), fundada en 1919 en Weimar por Walter Gropius. La Bauhaus nace como necesidad de la recuperación de los oficios ar- tesanales en una actividad constructiva que permita integrar sus pro- ductos dentro de la producción industrial. Existían talleres de ebanistería, diseño, teatro, cerámica, tejido, encua- dernación, vidriería, etc. y contaba con profesores de reconocido pres- tigio como Paul Klee o Kandinsky. Con la Bauhaus se reunificaron todas las artes bajo una arquitectura funcional que utilizó los nuevos materiales de la época y en especial el hormigón. La Bauhaus fue cerrada en 1933 por las autoridades nazis porque se pensaba que podría ser una amenaza para el régimen por la variedad de artistas que había de diferentes países. En la actualidad el diseño industrial se ha extendido por todo el mundo, siendo las escuelas más importantes las de Milán y toda Italia en general. Proceso en el diseño de un producto El proceso del diseño industrial pasa por muchasfases desde el boceto inicial hasta la fabrica- ción del producto. En todo diseño intervienen variables como la forma, la estética, el material, la seguridad, la du- rabilidad... que hay que tener en cuenta en función del mercado al cual vaya dirigido el producto. El proceso de diseño debe pasar por las siguientes fases: 1. Investigación previa para evaluar la viabilidad del producto. 2. Observar y analizar, para descubrir alguna necesidad del ser humano. 3. Proyectar, por medio de bocetos y planos técnicos. 4. Construir y ejecutar, haciendo realidad el proyecto. El diseñador Industrial El diseñador es el que recibe el encargo de un problema al cual debe dar una solución en forma de objeto. Deberá emplear técnicas de representación bidimensionales como: dibujo técnico, dibujos de representación, desarrollos geométricos, fotografías, etc. Para ser un buen diseñador se requieren características como: poseer hábitos de la observa- ción; tener una curiosidad innata por la investigación; facilidad de comunicación gráfica median- te escritos, esquemas, dibujos y símbolos; sensibilidad estética; percepción espacial; memoria visual; interés por construir y transformar cosas. 26 SEDITÉCNIC PERPENDICULARIDAD APLICACIONES Trazar la recta perpendicular a un segmento en su punto medio Trazar una recta perpendicular a otra Trazar una recta perpendicular a una semirrecta en su extremo Trazar una recta perpendicular a otra en un punto A Trazado práctico de rectas perpendiculares PARALELISMO APLICACIONES Trazar la recta paralela a otra pasando por un punto Trazado práctico de rectas paralelas PERPENDICULARIDAD Y PARALELISMO2 27SEDITÉCNIC 2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: • Saber cuando dos rectas se dice que son perpendiculares. • Conocer los distintos procedimientos que hay para el trazado de rectas perpendiculares. • Conocer la forma rápida que se utiliza en la práctica del trazado de perpendiculares. • Saber cuando dos rectas son paralelas. • Conocer al menos un método para el trazado de paralelas con el compás. • Conocer la forma práctica que se utiliza para el trazado de paralelas. METODOLOGÍA Y TEMPORIZACIÓN: 1ª SESIÓN • Se explicará qué se entiende por dos rectas perpendiculares. • Se resolverán problemas de perpendicularidad mediante el uso del compás: trazar la recta perpendicular a un segmento en su punto medio; trazar una recta perpendicular a otra; trazar una recta perpendicular a una semirrecta en su extremo; trazar una recta perpen- dicular a otra en un punto A. • Se explicará la forma práctica en el trazado de rectas perpendiculares. • Se explicará qué son rectas paralelas. • Se resolverá el problema de trazar la recta paralela a otra pasando por un punto utilizando el compás. • Se explicará la forma práctica en el trazado de rectas paralelas. 28 SEDITÉCNIC APLICACIONES Trazar la recta perpendicular a un segmento en su punto medio Dado el segmento AB, con radio mayor de la mitad del mismo y haciendo centro en A y después en B describiremos dos arcos, cuyas intersecciones unidas entre sí nos determina la recta perpendicular al segmento en su punto medio. Esta recta se denomina mediatriz del segmento y divide al éste en dos partes iguales. Se deduce, por tanto, que todos los puntos de la mediatriz equidistan (están a igual distancia) de los extremos del segmento. Trazar una recta perpendicular a una semirrecta en su extremo Método 1 Dada la semirrecta r de extremo A, con centro en este punto trazamos un arco con cualquier radio, obteniendo sobre la semirrecta el punto M. Con centro en este punto y con la misma aber- tura trazamos otro arco que corta al anterior en N. Con centro en este último punto trazamos otro arco con el mismo ra- dio, obtenien- do el punto P, y con centro en este punto y mismo radio trazamos otro arco que cor- ta al anterior en Q. Uniendo Q con A se ob- tiene la recta pedida. Trazar una recta perpendicular a otra Dada la recta r, por un punto cualquiera O exterior a ella se traza un arco que corte a la recta en dos puntos A y B. Con centro en A y después en B y, radio mayor de la mitad de AB se trazan arcos que se cortan en M. Unien- do M con O se obtiene la recta pedida. A B A B O M r A M r P N Q A M r O N Método 2Método 1 90º r s 90 º 90º 90 º PERPENDICULARIDAD Dos rectas son perpendiculares cuando al cortarse forman cuatro ángulos iguales. Estos ángulos necesariamente serán de 90º. 29SEDITÉCNIC 2 PARALELISMO Se dice que dos rectas son paralelas cuando su separación permanece constante. APLICACIONES Trazar la recta paralela a otra pasando por un punto Dada la recta r y el punto P, con centro en un punto cualquiera O de r se traza un arco de radio OP, ob- teniendo sobre r los puntos A y B. Con centro en B y abertura AP se corta el arco anterior, obteniendo M. Uniendo P con M queda determinada la recta pedida. Trazar una recta perpendicular a otra en un pun- to A Dada la recta r, por A se traza un arco que corta a r en M y N. Con abertura del compás mayor de la mitad de MN y centro en M y después en N res- pectivamente se trazan arcos que se cortan en P. Uniendo P con A se obtiene la recta pedida. Método 2 Con centro en un punto cualquiera O exterior a la semirrecta se describe una circunferencia de radio OA tal que corte a r en el punto M. Se une M con O y se prolonga hasta cortar a la circunferencia en el punto N. Se une A con N, quedando así determinada la recta perpendicu- lar a la semirrecta en su origen. A rM N P Trazado práctico de rectas perpendiculares Como regla general el trazado de rectas perpen- diculares siempre lo haremos utilizando conjuntamente las escuadras, y cuando se trate de dividir un segmento en dos partes iguales trazaremos la mediatriz haciendo uso combinado del compás y las escuadras. BA Trazado de rectas perpendicular usando las escuadras Trazado de la mediatriz de un segmento usando el compás y las escuadras r P O M A B Trazado práctico de rectas paralelas Como regla general el trazado de rectas paralelas siempre lo haremos utilizando conjuntamente las escuadras. SEDITÉCNIC30 ÁNGULO Tipos de ángulos BISECTRIZ DE UN ÁNGULO Bisectriz de un ángulo mixtilíneo Bisectriz de un ángulo curvilíneo Bisectriz de un ángulo cuyo vértice está fuera de los límites del dibujo CONSTRUCCIÓN DE ÁNGULOS CON LAS ESCUADRAS CONSTRUCCIÓN DE ÁNGULOS CON EL COMPÁS TRANSPORTAR UN ÁNGULO TRISECCIÓN DE UN ÁNGULO RECTO ÁNGULOS CUYOS LADOS SON PERPENDICULARES RECTA CONCURRENTE CON OTRAS DOS QUE SE CORTAN FUERA DE LOS LÍMITES DEL DIBUJO OPERACIONES CON ÁNGULOS Suma de ángulos Diferencia de ángulos Producto de un ángulo por un número natural Cociente entre un ángulo y un numero natural ARCO CORRESPONDIENTE DE UN ÁNGULO ÁNGULOS EN LA CIRCUNFERENCIA ÁNGULOS3 31SEDITÉCNIC 3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: • Saber qué es un ángulo, así como su designación y unidad de medida que se utiliza en el dibujo técnico. • Conocer los distintos tipos de ángulos. • Saber obtener la bisectriz de un ángulo. • Saber qué es un ángulo mixtilíneo y curvilíneo, así como la determinación de su bisectriz. • Saber obtener la bisectriz de un ángulo cuando el vértice está fuera de los límites del dibujo. • Saber construir ángulos haciendo uso de las escuadras. • Saber construir ángulos haciendo uso del compás. • Conocer el procedimiento a seguir para el transporte de un ángulo. • Saber obtener la trisección de un ángulo recto. • Descubrir qué pasa cuando dos ángulos tienen sus lados perpendiculares. • Conocer la construcción geométrica para trazar una recta concurrente con otras dos, cuando su vértice está fuera de los límites del dibujo. • Conocer las operaciones con ángulos de suma, diferencia, multiplicación y división. • Conocer la característica de los ángulos cuyos arcos correspondientes son iguales. • Conocer los distintos ángulos y sus características en relación con la circunferencia. METODOLOGÍA YTEMPORIZACIÓN: 1ª SESIÓN • Se explicará qué se entiende por ángulo, así como su designación, unidades de medida y sentido de un ángulo. • Gráficamente se expondrán los distintos tipos de ángulos y sus características. • Se explicará el proceso a seguir para obtener la bisectriz de un ángulo. • Se explicará que es un ángulo mixtilíneo y curvilíneo y cómo puede obtenerse la bisectriz. • Se explicará el procedimiento a seguir para obtener la bisectriz de un ángulo cuando su vértice queda fuera de los límites del dibujo. • Mediante el uso de las escuadras se construirán diversos ángulos, por ejemplo el de 90º, 45º, 30º, 60º, 120º, 135º, 150º. • Mediante el uso del compás se construirán diversos ángulos, por ejemplo el de 90º, 45º, 22,5º, 60º, 30º, 15º, 75º así como otros que puedan obtenerse mediante suma o resta de ellos. 2ª SESIÓN • Se explicará el proceso a seguir para realizar el transporte de un ángulo con el compás. • Se explicará cómo se obtiene la trisección de un ángulo recto. • Se demostrará qué pasa cuando dos ángulos tienen sus lados perpendiculares. • Se explicará el proceso a seguir para trazar una recta concurrente con otras dos cuando el vértice del ángulo queda fuera de los límites de dibujo. • Se explicará el proceso a seguir para operar con ángulos: suma, diferencia, multiplicación y división. • Se explicará la característica que tienen dos ángulos cuyos arcos son iguales. • Se explicarán los distintos tipos de ángulos en relación con la circunferencia, así como la determinación del valor del ángulo. 32 SEDITÉCNIC ÁNGULO Se define un ángulo como la zona del espacio limitada por dos rectas que se cortan. Estas rectas se llaman lados del ángulo, y el punto de intersección, vértice del ángulo. Medir un ángulo es comparar su abertura con otro que se toma como unidad. En el dibujo técnico la amplitud de los ángulos se miden en grados sexagesimales, porque 60 uni- dades de un orden forman una unidad del siguiente orden. En este sistema la unidad es el grado sexagesimal. 1 grado es la amplitud de un ángulo obtenido al dividir la circunferencia en 360 partes iguales. Por tanto, la circunferencia tiene 360 grados. A su vez, el grado está dividido en 60 minutos y el minuto en 60 segundos. Su indicación es mediante ° (para el grado), ‘ (para el minuto) y “ (para el segundo). Ejemplo: 52° 23´36”. Para pasar de una uni- dad de orden superior a la inmediata inferior se multiplica por 60. Así: 1° = 60 ’ ; 1’ = 60 ” ;1° = 3600 ” La medición de un ángulo puede hacerse en sentido horario (posi- tivo) o en sentido contrario a las agujas del reloj (negativo). El útil que se utiliza para medir y transportar ángulos sexagesimales es el transportador de ángulos, consistente en un semicírculo gra- duado en 180°. Otra unidad de medida de los ángulos es el radian. Un ángulo medido en radianes es la relación que existe entre la longitud del arco del ángulo central que abarca y el radio de la circunferencia. Un radian es la medida del ángulo de vértice el centro de un círcu- lo de radio r que abarca un arco de longitud igual al radio. Se deduce que la circunferencia tiene 2p radianes porque aplicando la definición de radian en una circunferencia de radio la unidad cuando s abarca los 360 °, el valor de s se corresponde con la longitud de la circunferencia (2pr), siendo F=(2pr) /r =2p radianes. Tipos de ángulos Ángulo recto. Es el que mide 90°. Ángulo agudo. Es el que mide menos de 90°. Ángulo obtuso. Es el que mide más de 90° y menos de 180° . Ángulo llano. Es el que mide 180°. Ángulo complementario. Es lo que le falta para valer 90°. Ángulo suplementario. Es lo que le falta para valer 180°. Ángulos opuestos por el vértice. Son los que tienen un vértice en común y sus lados están en prolongación. Ángulos consecutivos. Son los que tienen un lado en común. Lado L d oa Vértice Sentido de las agujas del reloj Sentido contrario a las agujas del reloj 0 10 20 30 40 50 60 Transportador de ángulos (ángulo medido =36º) 7080100 90110 1 02 130 14 0 15 0 61 0 701 180 360 r s � �= s r radianes 33SEDITÉCNIC 3 Ángulo agudoÁngulo recto Ángulo llano Ángulos complementarios Ángulos suplementarios Ángulo obtuso Ángulos opuestos por el vértice Ángulos adyacentesÁngulos consecutivos � � � � � � � � � � � � � � BISECTRIZ DE UN ÁNGULO Se llama bisectriz de un ángulo a la recta que pasando por su vértice lo divide en dos partes iguales. Sea un ángulo a, el proceso a seguir para tra- zar su bisectriz es: 1. Con centro en el vértice del ángulo A se traza un arco de circunferencia, que corta a los lados en los puntos B y C. 2. Con centro en B y después en C, y abertura del compás mayor de la mitad de CB, se trazan arcos que se cortan en P. 3. Se une P con el vértice A, siendo esta recta la bisectriz del ángulo. A B C P � O A t s r 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Bisectriz de un ángulo mixtilíneo Un ángulo mixtilíneo es aquel cuyos lados son una recta y un arco de circunferencia. Sea la recta r y el arco de circunferencia de centro O que se cortan en A, el proceso a se- guir para obtener la bisectriz de este ángulo es: 1. En un punto cualquiera de r se traza una per- pendicular s, y se llevan sobre ella magnitudes iguales, que numeramos con 1, 2, 3, 4... 2. En O se traza un radio cualquiera t y se pro- longa, llevándose a partir del arco magnitudes iguales a las trazadas sobre la recta s. 3. Por las divisiones de s se trazan paralelas a la recta r, y sobre las correspondientes en t se trazan arcos concéntricos de centro O. 4. Donde estos arcos encuentren a las corres- pondientes paralelas a r nos determinarán pun- Ángulos adyacentes. Son ángulos consecutivos cuyos lados no comunes son semirrectas opuestas. Estos ángulos son suplementarios. 34 SEDITÉCNIC A sB t r M N Bisectriz de un ángulo cuyo vértice está fuera de los límites del dibujo Dadas las rectas r y s, el proceso a seguir es: 1. Se traza un recta cualquiera t que corte a las rec- tas dadas en los puntos A y B. 2. Se trazan las bisectrices de los ángulos que la rec- ta t determina con r y s, obteniendo los puntos M y N. 3. Se une M con N, siendo esta recta la bisectriz bus- cada. CONSTRUCCIÓN DE ÁNGULOS CON LAS ESCUADRAS Se indican en la figura algunos de los ángulos que pueden construirse con el juego de plantillas (escuadra y cartabón). 135º 0º 12 1 º50 45º 60º 30º Bisectriz de un ángulo curvilíneo Un ángulo curvilíneo es aquel cuyos lados son arcos de circunferencia. Sean los arcos de circunferencia de centros O 1 y O 2 que se cortan en A, el proceso a seguir para obtener la bisectriz de este ángulo es: 1. En O 1 se traza un radio cualquiera t, llevándose a partir del arco magnitudes iguales. 2 En O 2 se traza otro radio cualquiera s y se prolon- ga, llevándose a partir del arco magnitudes iguales a las anteriores. 3. Por las divisiones de t y s se trazan circunferen- cias concéntricas con centro en O 1 y en O 2 respecti- vamente. 4. Donde estos arcos se corten nos determinan pun- tos de la bisectriz. 5. La unión a mano alzada de todos los puntos así obtenidos nos define la bisectriz de dicho ángulo. O2 O1 A s 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 t tos de la bisectriz. 5. La unión a mano alzada de todos los puntos así obtenidos nos define la bisectriz de dicho ángulo. 35SEDITÉCNIC 3 CONSTRUCCIÓN DE ÁNGULOS CON EL COMPÁS Como norma general cuando un ángulo no pueda ser construido con las escuadras, éste se construirá con el compás, y si tampoco fuera posible, utilizaremos el transportador de ángulos. Se indica a continuación la construcción de algunos de los ángulos más utilizados en el dibujo técnico. Ángulo de 90°. Su construcción se realiza trazando por un punto O de una recta una perpen- dicular. Ángulo de 45°. Primero se construye el de 90° y a éste se le traza su bisectriz. Ángulo de 22,5°. Se construye el ángulo de 45°, y después se divide en dos partes iguales trazando la bisectriz.Ángulo de 60°. Sobre una semirrecta se traza un arco de circunferencia obteniendo el punto A. Después con centro en A se traza otro arco con el mismo radio, que corta al anterior en P. Uniendo P con O se obtiene el lado del ángulo buscado. Ángulo de 30°. Se construye primero el de 60° y se le traza a éste su bisectriz. Ángulo de 15°. Se construye primero el de 30º y después se le traza su bisectriz. Ángulo de 75°. Se construyen los ángulos de 90° y 60°, obteniendo el ángulo de 30º, y después se traza la bisectriz de dicho ángulo, obteniendo así el ángulo de 75°, puesto que 60°+15° =75°. TRANSPORTAR UN ÁNGULO El transporte de un ángulo es una operación que se usa con frecuencia en los dibujos técnicos. Dado el ángulo a de vértice A y la semirrecta r, el proceso a seguir es: 1. Con centro en A se traza un arco cualquiera que corta a los lados del ángulo en B y C. 2. Con la misma abertura del compás se traza otro arco haciendo centro en el extremo M de la semirrecta, obteniendo en ella el punto P. 3. Se mide con el compás la abertura del ángu- lo BC y se traslada sobre el arco, trazado en la semirrecta a partir de P, obteniendo Q. 4. Uniendo Q con M se obtiene el ángulo trans- portado. A B C � M P Q r 90º 45º 22,5º 60º 30º 15º 75º O A P O A B 36 SEDITÉCNIC OPERACIONES CON ÁNGULOS Con los ángulos pueden realizarse las siguientes operaciones: P Q A B C D E M F G Suma de ángulos Dados dos ángulos de vértices P y Q, para obtener el ángulo suma de ambos se procede del siguiente modo: 1. Se traza una semirrecta de extremo M, vértice del ángulo suma a determinar. 2. Sobre los ángulos dados, y con centro en el vértice de cada uno de ellos, se traza un arco, y sin modificar la abertura del compás, se traza otro arco con centro en el extremo M de la semirrecta. 3. Se mide con el compás la aber- tura AB del ángulo P, y se tras- lada sobre el arco trazado en la semirrecta a partir de E, obte- niendo el punto F. 4. Análogamente, se mide con el compás la abertura CD del otro ángulo y se traslada a continua- ción de F, obteniendo el punto G. 5. Uniendo este último punto con el extremo M de la semirrecta se obtiene el ángulo suma. ÁNGULOS CUYOS LADOS SON PERPENDICULARES Cuando dos ángulos tienen sus lados perpendicu- lares, se cumple que dichos ángulos son iguales. En efecto, sean a y b los ángulos dados cuyos la- dos son perpendiculares. Se cumple que a = b. En la figura puede observarse que, si trasladamos el ángulo b sobre el a haciendo coincidir sus vérti- ces, se verifica que el ángulo w=b por tener sus lados paralelos. Por otro lado w =a, por ser igual su complementario, luego de aquí se deduce que a = b. � �� TRISECCIÓN DE UN ÁNGULO RECTO Dado un ángulo recto, el proceso a seguir es: 1. Se traza con centro en su vértice O un arco de cualquier radio que corta a los lados en A y B. 2. Con centro en A y después en B, y radio AO se trazan arcos que se cortan con el anterior en P y Q. 3. Uniendo P y Q con O tendremos dividido el án- gulo en tres partes iguales. O A B P Q 37SEDITÉCNIC 3 Diferencia de ángulos Dados dos ángulos de vértices P y Q, para ob- tener el ángulo diferencia de ambos se proce- de del siguiente modo: 1. Se traza una semirrecta de extremo M, vér- tice del ángulo diferencia a determinar. 2. Sobre los ángulos dados, y con centro en el vértice de cada uno de ellos se traza un arco, y sin modificar la abertura del compás, se traza otro arco con centro en el extremo M de la semirrecta. 3. Se mide con el compás la abertura AB del ángulo P, y se traslada sobre el arco trazado en la semirrecta a partir de E, obteniendo el punto F. 4. Análogamente, se mide con el compás la abertura CD del otro ángulo, y se traslada a partir de F en sentido contrario, obteniendo el punto G. 5. Uniendo este punto con el extremo M de la semirrecta se obtiene el ángulo diferencia. P Q A B C D E M F G Cociente entre un ángulo y un número natural Para dividir un ángulo en partes iguales, como norma general se utiliza el transportador de ángulos. Como caso particular, puede usarse el compás cuando el número por el que se ha de dividir puede ser obtenido por divisiones su- cesivas del ángulo en dos partes iguales me- diante el trazando de la bisectriz. Así por ejem- plo, para dividir un ángulo en 4 partes iguales se traza la bisectriz del ángulo, quedando éste dividido en dos partes iguales. Dividiendo nue- vamente cada una de estas partes en dos, se obtiene un total de 4 partes iguales. C M D P A B P Producto de un ángulo por un número natural El resultado es igual al ángulo suma de tantos ángulos iguales como indique el número na- tural. Por ejemplo, para multiplicar un ángulo de vértice P por 5 , se procede del siguiente modo: 1. Se traza una semirrecta de extremo M, vértice del ángulo a determinar. 2. Sobre el ángulo dado, y con centro en el vértice se traza un arco, y sin modifi- car la abertura del compás se traza otro arco con cen- tro en el extremo M de la semirrecta. 3. Se mide con el compás la abertura AB del ángulo P, y se traslada sobre el arco trazado en la semirrecta a partir de C cinco veces, obteniendo el punto D. 4. Uniendo el punto D con el extremo M de la semirrecta se obtiene el ángulo pedido. 38 SEDITÉCNIC ÁNGULOS EN LA CIRCUNFERENCIA Un ángulo en relación con la circunferencia puede ocupar las siguientes posiciones: Ángulo central. Cuando el vértice está situado en el centro de la circun- ferencia. Su valor es una fracción de los 360° que abarca toda la circun- ferencia. Ángulo inscrito. Cuando el vértice está situado sobre la circunferencia y sus lados son rectas secantes. Su valor es igual a la mitad del ángulo central que abarca un mismo arco. Para su demostración dibujamos un ángulo central con uno de sus lados coincidente con el diámetro de la cir- cunferencia. El triángulo OAN que se forma es isósceles por tener dos de sus lados iguales al radio de la circun- ferencia, luego el ángulo en N será igual al ángulo en A. De aquí se dedu- ce que: g = 180-2b . Y por otro lado a= 180-g. Sustituyendo el valor de g en esta expresión, se obtiene: a=180-(180-2b) = 2b. Ángulo semiinscrito. Cuando el vér- tice está sobre la circunferencia y sus lados son uno secante y el otro tangente a la circunferencia. Puede considerarse un caso particular del ángulo inscrito, puesto que la tangen- te es un caso límite de la secante. El valor del ángulo es igual que en el ángulo inscrito, es decir, la mitad del ángulo central que abarca. Su demos- tración es evidente cuando el lado que es secante se hace pasar por el centro de la circunferencia. � O Ángulo central � ��� O A M N Ángulo inscrito � A � �A � �A Ángulo semiinscrito ARCO CORRESPONDIENTE DE UN ÁNGULO Se denomina así el arco comprendido entre sus lados, que tiene como centro el vértice del ángulo. Si dos ángulos son iguales, sus arcos corres- pondientes descritos con el mismo radio tam- bién son iguales. 39SEDITÉCNIC 3 O B� �� � � � � A Ángulo interior O � �� � Ángulo circunscrito O A B � �� � � � � Ángulo exterior Ángulo interior. Cuando el vértice está en el círculo que define la circunferencia y los lados son secan- tes con ella. Su valor es igual a la semisuma de los dos centrales correspondientes, obtenidos al unir las cuerdas que definen sus lados. Para su demos- tración trazamos la cuerda AB que nos define el triángulo AOB. Deducimos que f = 180°-(g+w). Por otro lado: b=180°-f . Sustituyendo el valor de f, se tiene: b=180-(180-g-w) = g+w. Pero como g=a/2 y w =a 1 /2 , sustituyendo valo- res: b=(a+a 1 )/2 Ángulo exterior. Cuando su vértice es exterior a la circunferencia y sus lados son secantes con ella. Su valor es la semidiferencia entre los dos ángulos centrales correspondientes, obtenidos al unir las cuerdas que definen sus lados. Para su demostración trazamos la cuerda AB que nos define el triángulo AOB. Deducimos que b = 180°-(g+w)= 180-g-w. Por otro ladow=180°- f. Sustituyendo el valor de w en la expresión anterior, se tiene: b=180-g-(180°-f) = f-g. Además como f=a/2 y g =a 1 /2 , sustituyendo valores se obtiene que: b=(a-a 1 )/2 . Ángulo circunscrito. Es un caso particular del ángulo exterior en el que los lados del ángulo son tangentes a la circunferencia. Su valor es b=(a-a 1 )/2 . 40 SEDITÉCNIC PROPORCIONALIDAD Tipos de proporcionalidad PROPORCIONALIDAD DIRECTA ENTRE SEGMENTOS Valor numérico de un segmento Razón entre dos segmentos PROPORCIÓN TEOREMA DE LA ALTURA EN UN TRIÁNGULO RECTÁNGULO TEOREMA DEL CATETO EN UN TRIÁNGULO RECTÁNGULO TEOREMA DE THALES APLICACIONES GRÁFICAS Cuarta proporcional Tercera proporcional Media proporcional Suma de segmentos Resta de segmentos Producto de un segmento por un número División de un segmento en partes iguales División de un segmento en partes proporcionales a otros dados División de dos segmentos Multiplicación de dos segmentos Raíz cuadrada de un segmento Exponencial de un segmento PROPORCIÓN ÁUREA Cálculo del número áureo Determinación gráfica del segmento áureo de un segmento dado Determinación gráfica de un segmento a partir de su segmento áureo Rectángulo áureo Relación áurea en el pentágono regular 4 PROPORCIONALIDAD 41SEDITÉCNIC 4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: • Comprender el concepto de proporcionalidad. • Saber distinguir entre proporcionalidad directa e indirecta. • Entender el concepto de razón entre dos segmentos. • Conocer el concepto matemático de proporción. • Comprender los teoremas de la altura y del cateto en un triángulo rectángulo. • Conocer el teorema de Thales. • Saber resolver problemas relativos a operaciones con segmentos: suma, resta, multiplica- ción, división, exponencial, raíz cuadrada, así como su aplicación a la cuarta, tercera y media proporcional. • Conocer el concepto de proporción áurea. • Saber determinar gráficamente el segmento áureo. • Saber obtener un rectángulo áureo. • Saber deducir la relación áurea que existe entre el lado y la diagonal de un pentágono re- gular. METODOLOGÍA Y TEMPORIZACIÓN: 1ª SESIÓN • Se introducirá a los alumnos en el concepto de proporción a través de ejemplos reales de la vida y se extenderá a su definición matemática. • Se explicarán a través de ejemplos los tipos de proporcionalidad existentes, así como su representación cartesiana. • Se explicará qué se entiende por valor numérico de un segmento. • Se definirá el concepto de razón y de proporción. • Se deducirán matemáticamente los teoremas de la altura y del cateto en un triángulo rec- tángulo, repasando las propiedades de los triángulos semejantes. • Se explicará el enunciado del teorema de Thales, definiendo el concepto de razón de seme- janza. 2ª SESIÓN • Se explicarán las aplicaciones gráficas de la determinación gráfica de: la cuarta proporcional; tercera proporcional; media proporcional; suma y resta de segmentos; producto de un seg- mento por un número; división de un segmento en partes iguales; división de un segmento en partes proporcionales a otros dados; división de dos segmentos; multiplicación de dos segmentos; raíz cuadrada de un segmento; exponencial de un segmento. • Se explicará qué se entiende por proporción áurea, así como su importancia a lo largo de la historia. • Se deducirá matemáticamente el valor del número áureo. • Se realizarán las construcciones geométricas necesarias para determinar gráficamente el valor del segmento áureo, justificando matemáticamente el proceso seguido. • Se explicará y razonará la construcción de un rectángulo áureo. • Se demostrará la relación áurea que existe entre la diagonal y lado de un pentágono regular. 42 SEDITÉCNIC PROPORCIONALIDAD El concepto de proporción o desproporción aparece constantemente en situaciones diarias de nuestra vida. Así, hablamos de un castigo proporcionado a un delito, de un cuerpo propor- cionado, proporción de alumnos que aprueban todo, proporción de archivos infectados por un virus, etc. Ahora bien, desde la antigüedad el hombre ha asociado la proporción con la belleza, por este motivo es muy probable que su belleza dependa de la proporción o relación entre las partes. Así, decimos que la figura humana está proporcionada cuando existe una relación de medidas entre sus partes y de cada una de ellas con la totalidad de acuerdo con un patrón preestablecido. Vemos pues, que la proporción lleva implícito la comparación de las dimensio- nes basadas en criterios previamente establecidos, sin ellos, no tiene sentido el concepto de proporcionalidad. Si buscamos la palabra proporción en el diccionario nos dirá que es el nombre o adjetivo nu- meral que expresa cuántas veces una cantidad contiene en sí a otra inferior, por ejemplo el doble, el triple, etc. Ahora bien, desde el punto de vista matemático decimos que dos magnitudes a y b son pro- porcionales cuando entre ellas existe una relación que llamaremos constante de proporciona- lidad o razón k. Hay magnitudes que pueden ser expresadas según estas leyes y otras no. Por ejemplo, en un ángulo inscrito en la circunferencia, las magnitudes ángulo y arco que abarca son comparables porque a mayor ángulo le corresponde mayor arco y viceversa, siendo este aumento o disminución proporcional. La velocidad y el tiempo también son comparables, por- que a mayor velocidad el tiempo empleado en recorrer una distancia determinada es menor y viceversa. En cambio, otras magnitudes como por ejemplo, la edad y la altura de un niño no son comparables porque no existe relación alguna entre ellas, aunque al aumentar una de las magnitudes la otra aumente o viceversa. Un ejemplo que ilustra esta afirmación, es la comparación de las magnitudes área de un círculo con su radio. Sabemos que el área de un círculo es: A=p.r2. Si en esta expresión hacemos r = 2 cm, su área valdrá: A= 12,56 cm2. Aho- ra bien, si tomamos como radio el doble (r = 4 cm.) vemos que su área no se duplica, puesto que su valor es de 50,24 cm2. Con este ejemplo queda demostrado que si dos magnitudes son proporcionales, no basta con que al aumentar una de las magnitudes la otra también au- mente o disminuya, si no que, es necesario también que este aumento o disminución lo haga proporcionalmente. Tipos de proporcionalidad La proporcionalidad puede ser directa o inversa. Decimos que dos magnitudes son direc- tamente proporcionales cuando la razón entre las dos cantidades correspondientes es constante, es decir, al aumentar una variable la otra también aumenta y vi- ceversa. Así vemos que el ángulo y el arco que abarca sobre la circunferen- cia son magnitudes directamente pro- porcionales, porque al aumentar el va- lor del ángulo aumenta también el arco que abarca; otro ejemplo de este tipo de proporcionalidad lo tenemos en las figuras semejantes. La proporcionalidad directa se repre- senta gráficamente sobre los ejes cartesianos según una recta que pasa por el origen de coordenadas. a b a b Proporcionalidad directa Proporcionalidad inversa a.b = k—a b k 43SEDITÉCNIC — a b b a Razón= Unidad =1 cm 5 4 PROPORCIONALIDAD DIRECTA ENTRE SEGMENTOS La obtención de segmentos proporcionales tiene su aplicación práctica en la resolución de problemas de semejanza y equivalencia. Para iniciar su estudio definiremos primero qué se entiende por valor numérico de un segmento y qué es la razón de dos segmentos. Valor numérico de un segmento Es la relación que existe entre el segmento y otro tomado como unidad. Así por ejemplo, si tomamos como unidad un segmento de longitud 1 cm, para representar un segmento de mag- nitud 5, lo trazaremos con una longitud igual a 5 cm. Razón entre dos segmentos Dados dos segmentos de magnitudes a y b, lla- mamos razón al valor que expresa el cociente entre ellos medidos con la misma unidad. Las cantidades comparables se denominan térmi- nos de la razón. Así por ejemplo, considerando un rectángulo que tenga por lado mayor 5 cm. y
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