زاویه و کاربرد های آن

زاویه های بدن انسان و نقش آن ها در فعالیت جسمانی

-         آیا فکر می کنید ، تشکیل زاویه های گوناگون اجزای بدن ،تصادفی و بر حسب اتفاق است؟

به مثال های زیر توجه کنید:

-         استخوان های کتف بدن به صورت مثلثی است کهیک زاویه ی آن حدود 30 درجه، یک زاویه حدود 60 درجه و زاویه ی دیگر آن حدود 90 درجه است.

-         استخوان کشکک زانو زاویه ای حدود 60 درجه دارد.

-         روده ی بزرگ در ناحیه ی شکم به صورت مربع و با زاویه ی 90 درجه است.

-         قلب در ناحیه ی چپ سینه با زاویه ی 30 درجه و 60 درجه به طرف پایین نسبت به خط وسط بدن قرار گرفته است.

-         سر استخوان ران با زاویه ی 45 درجه به لگن متصل می شود.

-         دنده ها با زاویه ای حدود 30 درجه نسبت به خط عرضی بالاتنه به مهره ها وصل است.

-         نای با زاویه ی حدود 30 درجه نسبت به خط وسط بدن وارد شش ها می شود.

-         مری به معده تحت زاویه ی 90 درجه متصل شده است.

در بررسی دقیق موارد یاد شده در می یابیم که در خلقت انسان، خداوند متعال اجزای گوناگون بدن را در موقعیت و زاویه ای خاص نسبت به یکدیگر قرار داده است. افزایش استحکام استخوان بندی ،تعادل حرکتی ، افزایش قدرت(مانند عملکرد اهرم ها)، حرکت سریع تر اعضا و اندام ها ، ارتباط بهتر اعضا ،تسهیل در انتقال مواد و انعطاف پذیری ،از جمله مواردی هستند که نشان حکمت و تدبیر پروردگار در خلقت انسان دارد.  

تعریف زاویه: 

زاویه یا گوشه یکی از مفاهیم هندسه است و به ناحیه‌ای از صفحه گفته می‌شود که بین دو نیم‌خط که سر مشترک دارند محصور شده‌است. به سر مشترک این دو نیم‌خط راس زاویه یا گوشه می‌گویند. بزرگی یک زاویه «مقدار چرخشی» (دورانی) است که دو نیم‌خط از گوشهٔ زاویه نسبت به یکدیگر دارند، با بدست آوردن طول کمانی تولید شده در اثر چرخش می‌توان اندازهٔ زاویه را بدست آورد.

در انگلیسی واژهٔ angle از واژهٔ لاتین angulus به معنی گوشه گرفته شده‌است.

اندازه‌گیری

The angle θ is the quotient of s and r.

برای اندازه‌گیری زاویهٔ θ باید کمانی از دایره، که مرکز دایره بر روی راس زاویه می‌افتد را رسم کرد، برای نمونه می‌توان بوسیلهٔ پرگاری که سوزن آن بر روی راس زاویه قرار دارد یک کمان کشید، اگر طول این کمان را s بنامیم، شعاع دایرهٔ یادشده برابر با r خواهد بود و k یک عدد ثابت است که بسته به یکایی که برای اندازه‌گیری در نظر گرفته‌ایم مقدار آن تعیین می‌شود.برای اندازه‌گیری زاویه از وسیله‌ای بنام نقاله استفاده می‌شود. توجه داشته باشید با تغییر اندازه ضلع هر زاویه اندازه آن تغییر نمی‌کند

\theta = k \frac{s}{r}.

مقدار زاویه θ مستقل از بزرگی کمان دایره‌ای است که کشیده‌ایم چون به همان اندازه که کمان دایره بزرگ یا کوچک شود شعاع دایره نیز با همان نسبت بزرگ یا کوچک می‌شود درنتیجه s/r نسبتی همواره ثابت است.

یکاها 

روش‌های گوناگونی برای اندازه‌گیری زاویه وجود دارد که پراستفاده ترین آن‌ها رادیان و درجه است. به جز رادیان، دیگر یکاهای اندازه‌گیری زاویه همگی نسبتی از یک دایرهٔ کامل اند (مانند یک دور). به این ترتیب یک دایره به n قسمت تقسیم شده‌است تنها در یکاهای مختلف مقدار n با دیگری فرق می‌کند. برای نمونه در یکای درجه n = ۳۶۰ است. مقدار k که در رابطهٔ بالا گفته شد برابر است با k = \frac{n}{2 \pi}. . (اثبات: رابطهٔ بالا را می‌توان به صورت k = \frac{\theta r}{s}. بازنویسی کرد. در یک دور که در آن θ برابر با n یکا است (کل یک دایره با همهٔ n قسمتش) کمانی که به آن متناظر می‌شود کل دایره‌است پس طول کمان یا s برابر با محیط دایره یا ۲πr است. با جایگذاری n برای θ و ۲πr برای s خواهیم داشت که: k = \frac{nr}{2 \pi r} = \frac{n}{2 \pi} است.)

  • دور (یا یک دایرهٔ کامل، یک چرخش یا یک گردش یا یک دایره) یک دایرهٔ کامل است. یک دور را می‌توان به صورت یکاهای صدم دور و هزارم دور نیز بیان کرد. بسته به کاربرد یک دور را با \tau یا rev یا rot نیز نمایش می‌دهند. ولی در عبارت rpm (دور بر دقیقه) تنها حرف r نماد یک دور است. یک دور = °۳۶۰ = ۲π رادیان = چهار زاویهٔ راست‌گوشه
  • چارک (به انگلیسی: quadrant) برابر است با یک چهارم دور برای نمونه زاویهٔ راست یکایی است که در کتاب اصول اقلیدوس از آن استفاده شده‌است. یک چارک = °۹۰ = π/۲ rad = یک چهارم دور = ۱۰۰ gon است. در زبان آلمانی از نماد ∟ برای نشان دادن چارک استفاده می‌کنند.
  • زاویهٔ مثلث متساوی الاضلاع برابر با ۱/۶ دور است. این یکا در گذشتهٔ دور در تمدن بابل کاربرد داشت. یکاهای درجه، دقیقهٔ یک کمان و ثانیهٔ یک کمان زیریکاهای یکای بابِلی اند. یک یکای بابلی = °۶۰ = π/۳ رادیان ≈ تقریباً ۱٫۰۴۷۱۹۷۵۵۱ رادیان
θ = s/r rad = 1 rad.
  • یک رادیان، زاویه‌ای است که منطبق است با کمان دایره‌ای که طول کمان با شعاع دایره برابر است (یعنی در رابطه‌ای که پیش‌تر در بالا بیان شد k = ۱ است.). یک دور برابر است با ۲π رادیان و یک رادیان خود ۵۷٫۲۹۵۸ درجه یا \frac{180}{\pi}. درجه‌است. رادیان را برای کوتاه تر نوشت به صورت rad نشان می‌دهند. رادیان، بی بُعد است. در بیشتر کاربردهای ریاضی بویژه در تابع‌های مثلثاتی از رادیان استفاده می‌شود. همچنین در سامانهٔ استاندارد بین‌المللی یکاها رادیان برای نشان دادن اندازهٔ زاویه انتخاب شده‌است.
  • در اندازه‌گیری زاویه، بویژه در ستاره‌شناسی یک زاویه ساعت (به انگلیسی: hour angle) برابر با ۱/۲۴ دور در نظر گرفته می‌شود. این یکا جوابگوی نیازهای ستاره‌شناسی برای یافتن محل جرم‌های آسمانی است که می‌گردند و تنها یک بار در روز از جلوی دید رد می‌شوند (مانند جای نسبی ستاره‌ها) زیریکاهای زاویه ساعت عبارتند از دقیقهٔ زمان (به انگلیسی: minute of time) و ثانیهٔ زمان (به انگلیسی: second of time). یادآوری می‌شود که این یکاها متفاوت از یکای دقیقه و ثانیهٔ کمان اند (به انگلیسی: minutes of arc) و (به انگلیسی: seconds of arc) و مقدار این زیریکاها تقریباً ۱۵ بار بزرگتر از دقیقه و ثانیهٔ کمان است. ۱ ساعت = °۱۵ = π/۱۲ رادیان = ۱/۶ چارک = ۱/۲۴ دور ≈ 16.667 gon

انواع زاویه 

زاویه‌ها را با توجه به مقدارشان به این صورت طبقه بندی می‌کنند:

  • زاویه تند:(acute angle) زاویه را تند یا حاده می‌گوییم هرگاه اندازه اش کمتر از ۹۰ در جه باشد.
  • زاویه راست:(right angle) زاویه را راست یا قائم می‌گوییم هرگاه اندازه آن برابر ۹۰ در جه باشد.
  • زاویه باز:(obtuse angle) زاویه را باز یا منفرجه می‌گوییم هرگاه بزرگتر از ۹۰ درجه و کمتر از ۱۸۰ درجه باشد.
  • زاویه نیم صفحه:(straight angle) زاویه را نیم صفحه می‌گوییم هرگاه برابر ۱۸۰ درجه باشد.
  • زاویه بازتاب:(reflex angle) زاویه را زاویه بازتاب می‌گوییم هرگاه بزرگتر از ۱۸۰ درجه و کمتر از ۳۶۰ درجه باشد.
  • زاویه کامل:(full angle) زاویه را کامل یا تمام صفحه می‌گوییم هرگاه برابر ۳۶۰ درجه باشد. 

این مطلب ادامه دارد.....