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परिक्रमण ठोस (Solids of Revolution)

जब कोई सपाट आकृति किसी सीधी रेखा (अक्ष) के चारों ओर पूरा 360° घूमती है, तो जो 3D आकृति बनती है उसे परिक्रमण ठोस कहते हैं। आयत से बेलन, समकोण त्रिभुज से शंकु, अर्धवृत्त से गोला और समलंब से छिन्नक बनता है। इनके आयतन हैं V = πr²h, ⅓πr²h, ⁴⁄₃πr³ और ⅓πh(R² + Rr + r²)। कलन में वक्र y = f(x) को x-अक्ष पर घुमाने से V = π∫y² dx।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. यह एक सपाट आयत (नारंगी) है। यह एक सीधी रेखा को छू रहा है, जिसे अक्ष कहते हैं। अभी यह सिर्फ़ 2D है।
  2. आयत को अक्ष के चारों ओर पूरा (360°) घुमाइए। इसके रास्ते से बेलन बनता है। दूर वाली भुजा गोल दीवार बन जाती है।
  3. अब एक समकोण त्रिभुज घुमाइए। तिरछी भुजा से नुकीला सिरा बनता है: शंकु। समान r और h वाले बेलन का यह 1/3 है।
  4. एक अर्धवृत्त को उसके सीधे किनारे पर घुमाइए। गेंद जैसा गोला बनता है।
  5. एक समलंब घुमाइए। बाल्टी जैसी आकृति बनती है: छिन्नक। यह ऐसा शंकु है जिसकी नोक काट दी गई हो।
  6. अब आप खेलिए: आकृति चुनिए, r और h बदलिए, "घुमाएँ" दबाइए और नीचे आयतन पढ़िए।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

आकृति की कौन-सी भुजा ऊँचाई बनती है?

अक्ष पर पड़ी भुजा ऊँचाई h बनती है। अक्ष से दूर वाले किनारे की दूरी त्रिज्या r बनती है।

शंकु बेलन का ठीक 1/3 क्यों है?

शंकु ऊपर जाकर नुकीला हो जाता है, इसलिए बेलन की बहुत जगह खाली रहती है। कलन से ठीक ⅓πr²h मिलता है।

गोले और ठोस गोले में क्या अंतर है?

गोला सिर्फ़ बाहरी सतह है; ठोस गोला अंदर तक भरा है। आयतन ठोस गोले का, क्षेत्रफल सतह का होता है।

क्या छिन्नक भी शंकु है?

यह शंकु का एक भाग है: बड़ा शंकु घटा ऊपर से कटा छोटा शंकु। इसलिए सूत्र में R और r दोनों आते हैं।

अगर आकृति अक्ष को न छुए तो?

ठोस के बीच में छेद बनता है, जैसे पाइप या छल्ला। तब वॉशर विधि: बाहरी आयतन घटा भीतरी आयतन।

परिक्रमण ठोस क्या है?

एक सपाट आकृति लीजिए। उसके पास एक सीधी रेखा रखिए। यह रेखा अक्ष है। अब आकृति को अक्ष के चारों ओर पूरा एक चक्कर (360°) घुमाइए। आकृति का हर बिंदु एक वृत्त बनाता है। ये सब वृत्त मिलकर एक ठोस बनाते हैं। इसे परिक्रमण ठोस कहते हैं।

अक्ष से होकर काटने पर मूल आकृति दो बार (दर्पण की तरह) दिखती है। अक्ष के लंबवत काटने पर हमेशा वृत्त मिलता है।

बेलन और शंकु

बेलन के दो बराबर वृत्ताकार सिरे होते हैं, त्रिज्या r और ऊँचाई h।

शंकु का एक वृत्ताकार आधार और एक शीर्ष होता है। तिर्यक ऊँचाई l = √(r² + h²)।

1/3 क्यों?

शंकु में पानी भरकर उसी r और h वाले बेलन में डालिए। बेलन भरने में तीन शंकु लगते हैं।

गोला, ठोस गोला और छिन्नक

गोला बाहरी सतह है; अंदर का भरा भाग ठोस गोला है। त्रिज्या r के लिए:

छिन्नक: शंकु को आधार के समांतर काटकर ऊपर का भाग हटाने पर बचा भाग। बड़ी त्रिज्या R, छोटी r, ऊँचाई h, तिर्यक ऊँचाई l = √(h² + (R − r)²):

ठोसों का संयोजन

कई चीज़ें दो या ज़्यादा ठोसों से बनी होती हैं: कैप्सूल (बेलन + दो अर्धगोले), आइसक्रीम (शंकु + अर्धगोला), तंबू (बेलन + शंकु)।

  1. वस्तु को सरल ठोसों में बाँटिए।
  2. हर एक का आयतन निकालकर जोड़िए (कटे भाग का घटाइए)।
  3. पृष्ठीय क्षेत्रफल में सिर्फ़ बाहर की सतह जोड़िए; जुड़े हुए फलक नहीं।

कलन से आयतन: डिस्क विधि

वक्र y = f(x) को x = a से x = b तक x-अक्ष पर घुमाइए। ठोस को पतली चकतियों (डिस्क) में काटिए। एक डिस्क की त्रिज्या y और मोटाई dx है, आयतन πy²dx। सबको जोड़िए:

V = π ∫ₐᵇ y² dx

y-अक्ष पर घुमाने पर V = π∫x² dy। बीच में छेद हो (बाहरी y₁, भीतरी y₂) तो वॉशर विधि: V = π∫(y₁² − y₂²) dx।

जाँच: y = r लेने पर πr²h (बेलन), y = (r/h)x लेने पर ⅓πr²h (शंकु)।

[a, b] पर f का माध्य मान = (1/(b − a))∫ₐᵇ f(x) dx।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. 3 cm × 5 cm के आयत को 5 cm वाली भुजा पर घुमाया गया। आयतन ज्ञात कीजिए।

5 cm भुजा अक्ष है, तो h = 5, r = 3। V = π × 9 × 5 = 45π ≈ 141.4 cm³।

2. 6 cm और 8 cm भुजाओं वाले समकोण त्रिभुज को 8 cm भुजा पर घुमाया गया। आयतन और वक्र पृष्ठीय क्षेत्रफल?

शंकु: r = 6, h = 8। V = ⅓π × 36 × 8 = 96π ≈ 301.6 cm³। l = √(36 + 64) = 10। CSA = π × 6 × 10 = 60π ≈ 188.5 cm²।

3. 3 cm त्रिज्या का अर्धवृत्त व्यास पर घूमता है। आयतन और पृष्ठीय क्षेत्रफल?

गोला, r = 3। V = ⁴⁄₃π × 27 = 36π ≈ 113.1 cm³। A = 4π × 9 = 36π ≈ 113.1 cm²।

4. एक बाल्टी छिन्नक है: त्रिज्याएँ 15 cm और 10 cm, ऊँचाई 24 cm। इसमें कितने लीटर आएँगे?

V = ⅓π × 24 × (225 + 150 + 100) = 3800π ≈ 11 938 cm³ ≈ 11.9 लीटर (1 लीटर = 1000 cm³)।

5. एक कैप्सूल में 10 mm लंबा बेलन और दोनों सिरों पर 3 mm त्रिज्या के अर्धगोले हैं। आयतन?

दो अर्धगोले = एक गोला: 36π। बेलन: π × 9 × 10 = 90π। कुल = 126π ≈ 395.8 mm³।

6. y = √x, 0 ≤ x ≤ 4 को x-अक्ष पर घुमाने से बने ठोस का आयतन?

V = π∫₀⁴ x dx = π[x²/2]₀⁴ = 8π ≈ 25.1 घन इकाई।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. कौन-सी आकृति एक भुजा पर घुमाने से शंकु बनाती है?
2. त्रिज्या r के गोले का आयतन:
3. समान r और h वाले शंकु में बेलन का कितना भाग आता है?
4. बाल्टी जैसी आकृति को कहते हैं:
5. x-अक्ष पर डिस्क विधि का सूत्र:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

परिक्रमण ठोस आसान शब्दों में क्या है?

किसी सपाट आकृति को एक रेखा के चारों ओर पूरा घुमाने पर बनी 3D आकृति, जैसे कुम्हार के चाक पर घड़ा।

छिन्नक के आयतन का सूत्र क्या है?

V = ⅓πh(R² + Rr + r²), जहाँ R और r दोनों त्रिज्याएँ हैं और h ऊर्ध्वाधर ऊँचाई।

कलन से परिक्रमण ठोस का आयतन कैसे निकालें?

डिस्क विधि: V = π∫y² dx। बीच में छेद हो तो वॉशर विधि π∫(y₁² − y₂²) dx।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

यूक्रेन11 класGeometry: solids of revolution
यूक्रेन11 класGeometry: solids of revolution (21 h)
यूक्रेन11 класGeometry: solids of revolution (12 h)
इंग्लैंडYear 12E Further calculus (part 1)
दक्षिण कोरिया고등학교 2학년Integration techniques
दक्षिण कोरिया고등학교 3학년Integration techniques
रूस11 классSolids of revolution
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