Найти тему
Математика не для всех

Треугольник Рёло - круглый квадрат или квадратный круг? Одна из самых экстремальных фигур на плоскости

Применение треугольника Рёло - это отдельная история, которая длится уже сотни лет (смотрите анимации в конце), но об этом позже. Сначала к математическим основам.

Франц Рёло - создатель фигуры. Источник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e6/Franz_Reuleaux.jpg
Франц Рёло - создатель фигуры. Источник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e6/Franz_Reuleaux.jpg

Итак, чтобы построить треугольник Рёло Вам понадобится только циркуль (даже линейка не нужна). Устанавливаете раствор и проводите окружность. Затем ставите циркуль на любую точку и проводите еще одну. После этого ставите циркуль в одну из двух точек пересечения окружностей и проводите третью. Вот, что должно у Вас получится:

Треугольник Рёло заштрихован в центре.
Треугольник Рёло заштрихован в центре.

Самое главное его свойство - это фигура постоянной ширины наряду, например, с окружностью. Чтобы понять, что такое постоянная ширина необходимо знать понятие опорных прямых.

Опорная прямая - это прямая, содержащая точку фигуры, но не разделяющая никакие две точки на ней. На рисунке выше проведены три пары опорных прямых, расстояние между которыми как раз и равно постоянной ширине треугольника Рёло.

Из всех фигур постоянной ширины треугольник Рёло имеет минимальную площадь (окружность, кстати, максимальную).

Другое экстремальное свойство треугольника Рёло в том, что его углы при вершинах так же минимальны среди всех фигур с постоянной шириной. Посмотрите ни рисунок:

Кстати, существуют треугольники Рёло и с большим количеством углов
Кстати, существуют треугольники Рёло и с большим количеством углов

Проходя через точку а все опорные прямые (а их бесконечность) образуют т.н. пучок, угол между крайними положениями которого и равен углу при вершине треугольника Рёло - 120 градусов. Меньше на плоскости быть просто теоретически не может! Уж такая геометрия.

Однако самое поражающее воображение свойство треугольника Рёло - это возможность вписания его в квадрат с равной стороной! Посмотрите на эту анимацию:

Источник: https://r4.mt.ru/u25/photoBF8C/20734146076-0/original.gif
Источник: https://r4.mt.ru/u25/photoBF8C/20734146076-0/original.gif

Как видно, вращаясь, треугольник Рёло практически полностью повторяет контур квадрата, что позволяет на его основе делать, например, сверла, которые вырезает близкие к квадратам отверстия:

Т.н. "сверло Уаттса".  Источник: https://s.fishki.net/upload/users/2020/07/01/350879/75d90cdfc2fd8375ed068f1c44dedfcc.gif
Т.н. "сверло Уаттса". Источник: https://s.fishki.net/upload/users/2020/07/01/350879/75d90cdfc2fd8375ed068f1c44dedfcc.gif

"Круглое тащим, квадратное катаем" - этот известный армейский принцип точно не подходит к треугольнику Рёло. Несмотря на углы, колеса такой формы хотя бы на небольших скоростях легко заменят обычные круглые:

Кроме всего прочего, треугольник Рёло использовался в кулачковых механизмах паровых двигателей, т.к. позволяет преобразовывать вращательное движение в возвратно-поступательное.

В специальном роторном двигателе Венкеля, треугольник позволяет выполнять сразу три цикла сгорания топлива в один такт:

Источник: http://rulikolesa.ru/wp-content/uploads/2017/07/5237efc7a8db5813fe95b6fb89446dbca2e967ee.jpg
Источник: http://rulikolesa.ru/wp-content/uploads/2017/07/5237efc7a8db5813fe95b6fb89446dbca2e967ee.jpg

Кстати, на данный момент даже есть один автомобиль с такого вида двигателем - это спорт-купе Мазда RX-8, но это - уже совсем другая история. Спасибо за внимание!

Читайте также: