Csonka gúla, csonka kúp

„− Különben − mondja a tanár hirtelen, vegyünk inkább egy csonka gúlát. − Csonka gúla − ismétli a jó tanuló, ha lehet még értelmesebben. Ő a csonka gúlával éppen olyan határozott, barátságos, bár fölényes viszonyban van, mint a kúppal. Mi neki egy csonka gúla? Ő nagyon jól tudja, őt nem lehet félrevezetni, a csonka gúla is csak olyan gúla, mint más, normális gúla, egyszerű gúla, amilyent egy Eglmayer is el tud képzelni − csak le van vágva belőle egy másik gúla.”
Karinthy Frigyes jó tanulója a Tanár úr kérem című műben helyesen fogalmazta meg a csonka gúla lényegét. Ha egy gúlát elmetszünk az alaplapjával párhuzamos síkkal, csonka gúla keletkezik. A csonka gúla határoló lapjai az alaplapok (alap-, illetve fedőlap) és az oldallapok. Az oldallapok trapézok. Az alaplapok élei az alapélek, a többi él oldalél. Az alaplapok síkjainak távolsága a magasság. Ha szabályos gúlát metszünk el, akkor szabályos csonka gúla jön létre.
Legyen a csonka gúla alaplapjának a területe T, a fedőlap területe t, a test magassága m. Ekkor a csonka gúla térfogatát a következőképpen számolhatjuk ki: $V = \frac{m}{3} \cdot \left( {T + \sqrt {T \cdot t} + t} \right)$. A felszín a két alaplap és a palást területének az összege.
A csonka kúp hasonlóan jön létre, mint a csonka gúla: egy kúpot kell elmetszeni az alaplappal párhuzamos síkkal.
A csonka kúp térfogata az előző összefüggés alapján határozható meg. Ennek a testnek az alaplapja és a fedőlapja is kör. Az egyenes csonka kúp palástja két körcikk különbsége: ez a síkidom körgyűrűcikk. Ezek alapján a csonka kúp felszíne a két kör és egy körgyűrűcikk területének az összege. $\pi $-t kiemelhetjük, mert mindhárom tagban szerepel. A térfogat- és felszínképletek megismerése után oldjunk meg néhány, csonka testekre vonatkozó feladatot!
A városképet is meghatározó építmények a víztornyok. A XX. század második felében szerte a világon sok olyan víztorony épült, ami a vizet csonka kúp alakú tartályban tárolja.
Számítsuk ki, mennyi víz fér el egy ilyen víztoronyban, ha a víztartály 15 m magas, alapkörének átmérője 8 m, a fedőlap átmérője 24 m! Az eredményt kerekítsük száz köbméterre! A kör sugara az átmérő fele. A csonka kúp térfogatát megkapjuk, ha behelyettesítünk a megfelelő képletbe. Ne feledkezzünk meg a kerekítésről! A víztorony tehát körülbelül 3300 köbméter vizet tud tárolni. Ez körülbelül 3 300 000 liter.
A nuragh-ok Szardínia népeinek Kr. e. 1500−500 között készült, csonka kúp alakú építményei. A szigeten körülbelül 7000 nuragh maradt fenn. Ezek általában egy-egy kisebb területi egységhez tartoztak és annak védelmét látták el.
Az egyik ilyen torony magassága 8 m, alapkörének átmérője 10 m. Hány fokos szöget zár be a nuragh fala a vízszintessel, ha legfelül az átmérője 7,5 m? A csonka kúp tengelymetszete szimmetrikus trapéz. Ha a rövidebb alap egyik végpontjából kiinduló magasságot berajzoljuk a trapézba, egy derékszögű háromszöget kapunk. A háromszög egyik hegyesszögét keressük. Ismerjük a két befogót, tehát alkalmazhatjuk a tangens szögfüggvényt. Ügyelj arra, hogy a számológép kijelzőjén a DEG felirat látszódjon! Ez azt mutatja, hogy fokban kapod meg az eredményt.
Számítsuk ki annak a szabályos négyoldalú csonka gúlának a felszínét, aminek az alapélei 16 cm és 10 cm, magassága pedig 14 cm! Az alaplap és a fedőlap négyzet, ezek területe 256 négyzetcentiméter és 100 négyzetcentiméter. A palást 4 db egybevágó szimmetrikus trapézból áll. Ezek az oldallapok, területüket jelölje ${T_o}$, magasságukat pedig ${m_o}$. Az oldallapok magasságát az ABCD négyszög segítségével határozzuk meg.
Ez a síkmetszet is szimmetrikus trapéz. A keresett szakaszt Pitagorasz tételével tudjuk kiszámolni. A kis derékszögű háromszög átfogója lesz az oldallap magassága. Ennek a háromszögnek az egyik befogója a csonka gúla magassága, a másik befogója az alapok különbségének a fele. Láthatod, hogy az oldallap magassága különbözik a test magasságától. A térgeometria feladatokban erre mindig figyelj oda! A csonka gúla felszíne $1100,52{\rm{ }}c{m^2}$.
Minden fontos képletet, így a csonka gúla és csonka kúp térfogatát és felszínét is megtalálod a függvénytáblázatban.