सतह क्षेत्र: Difference between revisions

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(एस)
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[[Image:Sphere wireframe 10deg 6r.svg|right|thumb|त्रिज्या का एक क्षेत्र {{mvar|r}} सतह क्षेत्र है {{math|4&pi;r<sup>2</sup>}}।]]
[[Image:Sphere wireframe 10deg 6r.svg|right|thumb|त्रिज्या का एक क्षेत्र {{mvar|r}} सतह क्षेत्र है {{math|4&pi;r<sup>2</sup>}}।]]
किसी ठोस वस्तु का सतह क्षेत्र, उस कुल क्षेत्र का एक माप है जो वस्तु की सतह पर रहता है।<ref>{{MathWorld|title=Surface Area|urlname=SurfaceArea}}</ref> घुमावदार सतहों की उपस्थिति में सतह क्षेत्र की गणितीय परिभाषा काफी हद तक एक-आयामी वक्र की चाप लंबाई की परिभाषा, या पॉलीहेड्रा के लिए सतह क्षेत्र (जैसे, सपाट बहुभुज चेहरे के साथ वस्तुओं     (ऑब्जेक्ट)), की तुलना में अधिक शामिल है, जिसके लिए सतह क्षेत्र अपने चेहरे के क्षेत्रों की राशि है। चिकनी सतहों, जैसे कि एक क्षेत्र, को पैरामीट्रिक सतहों के रूप में उनके प्रतिनिधित्व का उपयोग करके सतह क्षेत्र सौंपा जाता है। सतह क्षेत्र की यह परिभाषा इन्फिनिटेसिमल कैलकुलस के तरीकों पर आधारित है और इसमें आंशिक डेरिवेटिव और दोहरी एकीकरण शामिल है।
किसी ठोस वस्तु का पृष्ठीय क्षेत्रफल उस वस्तु के कुल क्षेत्रफल का माप होता है।<ref>{{MathWorld|title=Surface Area|urlname=SurfaceArea}}</ref> घुमावदार सतहों की उपस्थिति में सतह क्षेत्र की गणितीय परिभाषा काफी हद तक एक-आयामी वक्र की चाप लंबाई की परिभाषा, या पॉलीहेड्रा के लिए सतह क्षेत्र (जैसे, सपाट बहुभुज चेहरे के साथ वस्तुओं (ऑब्जेक्ट)), की तुलना में अधिक शामिल है, जिसके लिए सतह क्षेत्र अपने चेहरे के क्षेत्रों की राशि है। चिकनी सतहों, जैसे कि एक क्षेत्र, को पैरामीट्रिक सतहों के रूप में उनके प्रतिनिधित्व का उपयोग करके सतह क्षेत्र सौंपा जाता है। सतह क्षेत्र की यह परिभाषा इन्फिनिटेसिमल कैलकुलस के तरीकों पर आधारित है और इसमें आंशिक डेरिवेटिव और दोहरी एकीकरण शामिल है।


बीसवीं शताब्दी की शुरुआत में हेनरी लेब्सग और हरमन मिन्कोवस्की ने सतह क्षेत्र की सामान्य परिभाषा मांगी थी। उनके काम ने ज्यामितीय माप सिद्धांत के विकास का नेतृत्व किया, जो किसी भी आयाम की अनियमित वस्तुओं के लिए सतह क्षेत्र की विभिन्न धारणाओं का अध्ययन करता है। एक महत्वपूर्ण उदाहरण सतह की मिंकोव्स्की सामग्री है।
बीसवीं शताब्दी की शुरुआत में हेनरी लेब्सग और हरमन मिन्कोवस्की ने सतह क्षेत्र की सामान्य परिभाषा मांगी थी। उनके काम ने ज्यामितीय माप सिद्धांत के विकास का नेतृत्व किया, जो किसी भी आयाम की अनियमित वस्तुओं के लिए सतह क्षेत्र की विभिन्न धारणाओं का अध्ययन करता है। एक महत्वपूर्ण उदाहरण सतह की मिंकोव्स्की सामग्री है।
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जो सतहों के एक निश्चित वर्ग को सकारात्मक वास्तविक संख्या प्रदान करता है, जो कई प्राकृतिक आवश्यकताओं को पूरा करता है। सतह क्षेत्र की सबसे मौलिक संपत्ति इसकी संवर्द्धकता है: <big><sub>संपूर्ण क्षेत्र का क्षेत्रफल भागों के क्षेत्रों का योग है। अधिक सख्ती से, यदि एक सतह एस (s) कई टुकड़ों एस (s)1, ..., sr जो अपनी सीमाओं को छोड़कर ओवरलैप नहीं करते हैं, तो फिर</sub></big>
जो सतहों के एक निश्चित वर्ग को सकारात्मक वास्तविक संख्या प्रदान करता है, जो कई प्राकृतिक आवश्यकताओं को पूरा करता है। सतह क्षेत्र की सबसे मौलिक संपत्ति इसकी संवर्द्धकता है: <big><sub>संपूर्ण क्षेत्र का क्षेत्रफल भागों के क्षेत्रों का योग है। अधिक सख्ती से, यदि एक सतह एस (s) कई टुकड़ों एस (s)1, ..., sr जो अपनी सीमाओं को छोड़कर ओवरलैप नहीं करते हैं, तो फिर</sub></big>
: <math> A(S) = A(S_1) + \cdots + A(S_r). </math>
: <math> A(S) = A(S_1) + \cdots + A(S_r). </math>
फ्लैट बहुभुज आकृतियों के सतह क्षेत्रों को उनके ज्यामितीय रूप से परिभाषित क्षेत्र से सहमत होना चाहिए।चूंकि सतह क्षेत्र एक ज्यामितीय धारणा है, इसलिए बधाई वाली सतहों के क्षेत्र समान होने चाहिए और क्षेत्र को केवल सतह के आकार पर निर्भर होना चाहिए, लेकिन अंतरिक्ष में इसकी स्थिति और अभिविन्यास पर नहीं।इसका मतलब यह है कि सतह क्षेत्र यूक्लिडियन गतियों के समूह के तहत अपरिवर्तनीय है।ये गुण ज्यामितीय सतहों की एक विस्तृत श्रेणी के लिए सतह क्षेत्र को विशिष्ट रूप से चिह्नित करते हैं, जिसे टुकड़ा चिकना कहा जाता है।इस तरह की सतहों में कई टुकड़े होते हैं जिन्हें पैरामीट्रिक रूप में दर्शाया जा सकता है
सपाट बहुभुज आकार के सतही क्षेत्र उनके ज्यामितीय रूप से परिभाषित क्षेत्र से सहमत होने चाहिए। चूंकि सतह क्षेत्र एक ज्यामितीय धारणा है, इसलिए समनुरूप (कंग्रूएंट) सतहों के क्षेत्र समान होने चाहिए और क्षेत्र को केवल सतह के आकार पर निर्भर करना चाहिए, लेकिन रेखांतर में इसकी स्थिति और अभिविन्यास पर नहीं। इसका मतलब है कि सतह क्षेत्र यूक्लिडियन गति के समूह के तहत अपरिवर्तनीय है। ये गुण विशिष्ट रूप से ज्यामितीय सतहों के एक विस्तृत वर्ग के लिए सतह क्षेत्र को चित्रित करते हैं जिसे खंडशः समतल कहते हैं। इस तरह की सतहों में परिमितता से कई टुकड़े होते हैं जिन्हें पैरामीट्रिक रूप में दर्शाया जा सकता है


: <math> S_D: \vec{r}=\vec{r}(u,v), \quad (u,v)\in D </math>
: <math> S_D: \vec{r}=\vec{r}(u,v), \quad (u,v)\in D </math>
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: <math> A(S_D) = \iint_D\left |\vec{r}_u\times\vec{r}_v\right | \, du \, dv. </math>
: <math> A(S_D) = \iint_D\left |\vec{r}_u\times\vec{r}_v\right | \, du \, dv. </math>
इस प्रकार एस का क्षेत्र<sub>''D''</sub> सामान्य वेक्टर की लंबाई को एकीकृत करके प्राप्त किया जाता है <math>\vec{r}_u\times\vec{r}_v</math> पैरामीट्रिक यूवी विमान में उपयुक्त क्षेत्र डी पर सतह पर।पूरी सतह का क्षेत्र तब सतह क्षेत्र की एडिटिविटी का उपयोग करके टुकड़ों के क्षेत्रों को एक साथ जोड़कर प्राप्त किया जाता है।मुख्य सूत्र सतहों के विभिन्न वर्गों के लिए विशिष्ट हो सकता है, विशेष रूप से, रेखांकन z = f (x, y) और क्रांति की सतहों के क्षेत्रों के लिए सूत्र।
इस प्रकार एस का क्षेत्र एसडी s<sub>''D''</sub> सामान्य वेक्टर की लंबाई को एकीकृत करके प्राप्त किया जाता है, जो कि सामान्य सदिश की तरह होता है।  <math>\vec{r}_u\times\vec{r}_v</math> को उपयुक्त क्षेत्र डी (d) में उपयुक्त क्षेत्र डी (d) पर सतह के लिए एकीकृत करता है। फिर पूरी सतह का क्षेत्र सतह क्षेत्र की अतिरिक्तता का उपयोग करके टुकड़ों के क्षेत्रों को जोड़कर प्राप्त किया जाता है। मुख्य सूत्र सतहों के विभिन्न वर्गों के लिए विशेषीकृत किया जा सकता है, विशेष रूप से, रेखांकन z = f (x, y) और क्रांति की सतहों के क्षेत्रों के लिए सूत्र।
 
[[File:Schwarz-lantern.gif|thumb|श्वार्ज लालटेन]]
[[File:Schwarz-lantern.gif|thumb|श्वार्ज़ लालटेन के साथ <math>M</math> अक्षीय स्लाइस और <math>N</math> रेडियल वर्टिस।क्षेत्र की सीमा के रूप में <math>M</math> तथा <math>N</math> अनंतता अभिसरण नहीं करता है।विशेष रूप से यह सिलेंडर के क्षेत्र में परिवर्तित नहीं होता है। सतह क्षेत्र की सूक्ष्मता की तुलना में, वक्रों की चाप लंबाई की तुलना में, यह है कि सतह क्षेत्र को केवल पॉलीहेड्रल आकृतियों के क्षेत्रों की सीमा के रूप में परिभाषित नहीं किया जा सकता है, जो किसी दिए गए चिकनी को अनुमानित करता है।सतह।यह हर्मन श्वार्ज़ द्वारा प्रदर्शित किया गया था कि पहले से ही सिलेंडर के लिए, समतल सतहों को अनुमानित करने के विभिन्न विकल्प क्षेत्र के अलग -अलग सीमित मूल्यों को जन्म दे सकते हैं;इस उदाहरण को श्वार्ज़ लालटेन के रूप में जाना जाता है।<ref name=sch1>{{cite web|url=http://fredrickey.info/hm/CalcNotes/schwarz-paradox.pdf|title=Schwarz's Paradox|access-date=2017-03-21|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20160304073957/http://fredrickey.info/hm/CalcNotes/schwarz-paradox.pdf|archive-date=2016-03-04}}</ref><ref name=sch2>{{cite web |url=http://mathdl.maa.org/images/upload_library/22/Polya/00494925.di020678.02p0385w.pdf |title=Archived copy |access-date=2012-07-24 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20111215152255/http://mathdl.maa.org/images/upload_library/22/Polya/00494925.di020678.02p0385w.pdf |archive-date=2011-12-15 }}</ref>
वक्रों की चाप लंबाई की तुलना में सतह क्षेत्र के उप-शीर्षकों में से एक यह है कि सतह क्षेत्र को केवल पॉलीहेडेड आकार के क्षेत्रों की सीमा के रूप में परिभाषित नहीं किया जा सकता है। हर्मन श्वार्ज़ द्वारा यह प्रदर्शित किया गया था कि सिलेंडर के लिए पहले से ही, सपाट सतहों के लगभग अलग-अलग विकल्पों के कारण क्षेत्र के विभिन्न सीमित मूल्यों का कारण बन सकता है, इस उदाहरण को श्वार्ज लालटेन के रूप में जाना जाता है।<ref name="sch1">{{cite web|url=http://fredrickey.info/hm/CalcNotes/schwarz-paradox.pdf|title=Schwarz's Paradox|access-date=2017-03-21|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20160304073957/http://fredrickey.info/hm/CalcNotes/schwarz-paradox.pdf|archive-date=2016-03-04}}</ref><ref name="sch2">{{cite web |url=http://mathdl.maa.org/images/upload_library/22/Polya/00494925.di020678.02p0385w.pdf |title=Archived copy |access-date=2012-07-24 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20111215152255/http://mathdl.maa.org/images/upload_library/22/Polya/00494925.di020678.02p0385w.pdf |archive-date=2011-12-15 }}</ref>
सतह क्षेत्र की एक सामान्य परिभाषा के लिए विभिन्न दृष्टिकोण उन्नीसवीं और बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में हेनरी लेबेसिग और हरमन मिंकोव्स्की द्वारा विकसित किए गए थे।जबकि टुकड़े -टुकड़े चिकनी सतहों के लिए सतह क्षेत्र की एक अद्वितीय प्राकृतिक धारणा है, यदि कोई सतह बहुत अनियमित है, या खुरदरी है, तो यह किसी क्षेत्र को असाइन करना संभव नहीं हो सकता है।एक विशिष्ट उदाहरण एक सतह द्वारा दिया जाता है जिसमें स्पाइक्स एक घने फैशन में फैले हुए हैं।इस प्रकार की कई सतह फ्रैक्टल के अध्ययन में होती हैं।क्षेत्र की धारणा के विस्तार जो आंशिक रूप से अपने कार्य को पूरा करते हैं और बहुत बुरी तरह से अनियमित सतहों के लिए भी परिभाषित किए जा सकते हैं, ज्यामितीय माप सिद्धांत में अध्ययन किया जाता है।इस तरह के विस्तार का एक विशिष्ट उदाहरण सतह की मिंकोव्स्की सामग्री है।
सतह क्षेत्र की एक सामान्य परिभाषा के लिए विभिन्न दृष्टिकोण उन्नीसवीं और बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में हेनरी लेबेसिग और हरमन मिंकोव्स्की द्वारा विकसित किए गए थे। जबकि टुकड़े -टुकड़े समतल सतहों के लिए सतह क्षेत्र की एक अद्वितीय प्राकृतिक धारणा है, यदि कोई सतह बहुत अनियमित है, या खुरदरी है, तो यह किसी क्षेत्र को निर्धारित करना संभव नहीं हो सकता है। एक विशिष्ट उदाहरण एक सतह द्वारा दिया जाता है जिसमें कीलें एक घने कार्य प्रणाली में फैले हुए हैं। इस प्रकार की कई सतहों को आंशिक के अध्ययन में पाया जाता है। क्षेत्र की धारणा का विस्तार जो आंशिक रूप से अपने कार्य को पूरा करता है और बहुत बुरी तरह से अनियमित सतहों के लिए भी परिभाषित किया जा सकता है ज्यामितीय माप सिद्धांत में अध्ययन किया जाता है। इस तरह के विस्तार का एक विशिष्ट उदाहरण सतह की मिन्कोव्स्की सामग्री है।  


== सामान्य सूत्र ==
== सामान्य सूत्र ==
{{anchor|List of surface area formulas}}
{{See also|List of formulas in elementary geometry}}
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|+ Surface areas of common solids
|+ Surface areas of common solids
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!Variables
!Variables
|-
|-
|[[Cube]]
|घनक्षेत्र
|<math> 6s^2 </math>
|<math> 6s^2 </math>
|''s'' = side length
|S = पक्ष की लंबाई
|-
|-
|[[Cuboid]]
|घनाभ
|<math> 2\left(lb+lh+bh\right) </math>
|<math> 2\left(lb+lh+bh\right) </math>
|''ℓ'' = length, ''b'' = breadth, ''h'' = height
|''ℓ'' = लंबाई, बी = चौड़ाई, एच = ऊंचाई
|-
|-
|[[Triangular prism]]
|त्रिकोणीय  प्रिज्म
|<math> bh+l\left(p+q+r\right) </math>
|<math> bh+l\left(p+q+r\right) </math>
|''b'' = base length of triangle, ''h'' = height of triangle, ''l'' = distance between triangular bases, ''p'', ''q'', ''r'' = sides of triangle
|b = त्रिभुज की आधार लंबाई, h = त्रिभुज की ऊँचाई, l = त्रिभुजाकार आधारों के बीच  की दूरी, p, q, r = त्रिभुज की भुजाएँ
|-
|-
|All [[Prism (geometry)|prisms]]
|सभी  प्रिज्म
|<math> 2B+Ph </math>
|<math> 2B+Ph </math>
|''B'' = the area of one base, ''P'' = the perimeter of one base, ''h'' = height
|B = आधार का क्षेत्रफल, P = आधार का परिमाप, h = ऊँचाई
|-
|-
|[[Sphere]]
|वृत्त
|<math> 4\pi r^2=\pi d^2 </math>
|<math> 4\pi r^2=\pi d^2 </math>
|''r'' = radius of sphere, ''d'' = diameter
|r = गोले की त्रिज्या, d = व्यास
|-
|-
|Hemisphere
|गोलार्द्ध
|<math> 3\pi r^2 </math>  
|<math> 3\pi r^2 </math>  
|r = radius of the hemisphere
|r = अर्धगोले की त्रिज्या
|-
|-
|Hemispherical Shell
|अर्धगोलाकार  खोल
|<math> \pi \left(3R^2+r^2\right) </math>
|<math> \pi \left(3R^2+r^2\right) </math>
|R = External radius of hemisphere.  
|r = गोलार्ध की बाहरी त्रिज्या।
r = Internal radius of hemisphere.
|-
|-
|[[Spherical lune]]
|गोलाकार  लून
|<math> 2r^2\theta </math>
|<math> 2r^2\theta </math>
|''r'' = radius of sphere, ''θ'' = [[dihedral angle]]
|''r'' = गोले की त्रिज्या, ''θ'' = द्विफलक कोण
|-
|-
|[[Torus]]
|टोरस्र्स
|<math> \left(2\pi r\right)\left(2\pi R\right)=4\pi^2Rr</math>
|<math> \left(2\pi r\right)\left(2\pi R\right)=4\pi^2Rr</math>
|''r'' = minor radius (radius of the tube), ''R'' = major radius (distance from center of tube to center of torus)
|r = अर्धगोले की आंतरिक त्रिज्या
|-
|-
|Closed [[Cylinder (geometry)|cylinder]]
|बंद  सिलेंडर
|<math> 2\pi r^2+2\pi rh=2\pi r\left(r+h\right) </math>
|<math> 2\pi r^2+2\pi rh=2\pi r\left(r+h\right) </math>
|''r'' = radius of the circular base, ''h'' = height of the cylinder
|r = वृत्ताकार आधार की त्रिज्या, h = बेलन की ऊँचाई
|-
|-
|Curved surface area of a [[cone (geometry)|cone]]
|एक  शंकु का वक्र पृष्ठीय क्षेत्रफल
|<math> \pi r\sqrt{r^2+h^2}=\pi rs </math>
|<math> \pi r\sqrt{r^2+h^2}=\pi rs </math>
|<math> s=\sqrt{r^2+h^2} </math><br/>
|<math> s=\sqrt{r^2+h^2} </math>
''s'' = slant height of the cone,<br/>
 
''r'' = radius of the circular base,<br/>
s = शंकु की तिरछी ऊँचाई,
''h'' = height of the cone
 
r = वृत्ताकार आधार की त्रिज्या,
 
h = शंकु की ऊँचाई
|-
|-
|Full surface area of a cone
|एक  शंकु का पूर्ण पृष्ठीय क्षेत्रफल
|<math> \pi r\left(r+\sqrt{r^2+h^2}\right)=\pi r\left(r +s\right) </math>
|<math> \pi r\left(r+\sqrt{r^2+h^2}\right)=\pi r\left(r +s\right) </math>
| ''s'' = slant height of the cone,<br/>
| r = गोले की त्रिज्या, = द्वितल कोण
''r'' = radius of the circular base,<br/>
''h'' = height of the cone
|-
|-
|[[Pyramid (geometry)|Pyramid]]
|पिरामिड
|<math>B+\frac{PL}{2}</math>
|<math>B+\frac{PL}{2}</math>
|''B'' = area of base, ''P'' = perimeter of base, ''L'' = slant height
|= लघु त्रिज्या (ट्यूब की त्रिज्या), R = प्रमुख त्रिज्या (ट्यूब के केंद्र से  टोरस के केंद्र तक की दूरी)
|-
|-
|[[Square pyramid]]
|चौकोर  पिरामिड
|<math> b^2 + 2bs = b^2+ 2b\sqrt{\left(\frac{b}{2}\right)^2+h^2} </math>
|<math> b^2 + 2bs = b^2+ 2b\sqrt{\left(\frac{b}{2}\right)^2+h^2} </math>
|''b'' = base length, ''s'' = slant height, ''h'' = vertical height
|= वृत्ताकार आधार की त्रिज्या, h = बेलन की ऊँचाई
|-
|-
|Rectangular pyramid
|आयताकार  पिरामिड
|<math> lb+l\sqrt{\left(\frac{b}{2}\right)^2+h^2}+ b\sqrt{\left(\frac{l}{2}\right)^2+h^2} </math>
|<math> lb+l\sqrt{\left(\frac{b}{2}\right)^2+h^2}+ b\sqrt{\left(\frac{l}{2}\right)^2+h^2} </math>
|''ℓ'' = length, ''b'' = breadth, ''h'' = height
|''ℓ'' = लंबाई, b = चौड़ाई, h = ऊंचाई
|-
|-
|[[Tetrahedron]]
|चतुर्पाश्वीय
|<math> \sqrt{3}a^2 </math>
|<math> \sqrt{3}a^2 </math>
|''a'' = side length
|a = पक्ष की लंबाई
|-
|-
|[[Surface of revolution]]
|क्रांति  की सतह
|<math>2\pi \int_a^b {f(x) \sqrt{1+(f'(x))^2} dx}</math>
|<math>2\pi \int_a^b {f(x) \sqrt{1+(f'(x))^2} dx}</math>
|
|
|-
|-
|[[Parametric surface]]
|पैरामीट्रिक  सतह
|<math>\iint_D \left \vert \vec{r}_u \times \vec{r}_v \right \vert dA</math>
|<math>\iint_D \left \vert \vec{r}_u \times \vec{r}_v \right \vert dA</math>
|<math>\vec{r}</math> = parametric vector equation of surface
|<math>\vec{r}</math> = सतह का पैरामीट्रिक सदिश समीकरण
<math>\vec{r}_u</math> = partial derivative of <math>\vec{r}</math> with respect to <math>u</math>
<math>\vec{r}_u</math> = का आंशिक व्युत्पन्न <math>u</math>


<math>\vec{r}_v</math> = partial derivative of <math>\vec{r}</math> with respect to <math>v</math>
<math>\vec{r}_v</math> = के संबंध में <math>\vec{r}</math> आंशिक व्युत्पन्न <math>v</math>  


<math>D</math> = shadow region
<math>D</math> = छाया क्षेत्र
|}
|}


Line 121: Line 118:
=== एक क्षेत्र के सतह क्षेत्रों का अनुपात और एक ही त्रिज्या और ऊंचाई के सिलेंडर ===
=== एक क्षेत्र के सतह क्षेत्रों का अनुपात और एक ही त्रिज्या और ऊंचाई के सिलेंडर ===
[[Image:Inscribed cone sphere cylinder.svg|thumb|300px|एक शंकु, गोलाकार और त्रिज्या आर और ऊंचाई का सिलेंडर एच।]]
[[Image:Inscribed cone sphere cylinder.svg|thumb|300px|एक शंकु, गोलाकार और त्रिज्या आर और ऊंचाई का सिलेंडर एच।]]
नीचे दिए गए सूत्रों का उपयोग यह दिखाने के लिए किया जा सकता है कि एक ही त्रिज्या और ऊंचाई के एक गोले और सिलेंडर का सतह क्षेत्र 2 & nbsp;: & nbsp; 3, निम्नानुसार है।
नीचे दिए गए सूत्रों का उपयोग यह दिखाने के लिए किया जा सकता है कि एक ही त्रिज्या और ऊंचाई के एक क्षेत्र और सिलेंडर के सतह क्षेत्र 2: 3 के अनुपात में हैं।


त्रिज्या को '' r '' होने दें और ऊंचाई '' H '' (जो कि गोले के लिए 2'r 'है) हो।
त्रिज्या को '' r '' होने दें और ऊंचाई '' H '' (जो कि गोले के लिए 2'r 'है) हो।
Line 130: Line 127:
\end{array}</math>
\end{array}</math>
इस अनुपात की खोज को आर्किमिडीज को श्रेय दिया जाता है।<ref>{{cite web|first = Chris|last = Rorres|url = http://www.math.nyu.edu/~crorres/Archimedes/Tomb/Cicero.html|title = Tomb of Archimedes: Sources|publisher = Courant Institute of Mathematical Sciences|access-date = 2007-01-02|url-status = live|archive-url = https://web.archive.org/web/20061209201723/http://www.math.nyu.edu/~crorres/Archimedes/Tomb/Cicero.html|archive-date = 2006-12-09}}</ref>
इस अनुपात की खोज को आर्किमिडीज को श्रेय दिया जाता है।<ref>{{cite web|first = Chris|last = Rorres|url = http://www.math.nyu.edu/~crorres/Archimedes/Tomb/Cicero.html|title = Tomb of Archimedes: Sources|publisher = Courant Institute of Mathematical Sciences|access-date = 2007-01-02|url-status = live|archive-url = https://web.archive.org/web/20061209201723/http://www.math.nyu.edu/~crorres/Archimedes/Tomb/Cicero.html|archive-date = 2006-12-09}}</ref>
{{Clear}}
== रसायन विज्ञान में ==
== रसायन विज्ञान में ==
[[File:Surface area.svg|thumb|विभिन्न आकारों के कणों का सतह क्षेत्र।]]
[[File:Surface area.svg|thumb|विभिन्न आकारों के कणों का सतह क्षेत्र।]]
{{see also|Accessible surface area}}
रासायनिक गतिकी में सतह क्षेत्र महत्वपूर्ण है। किसी पदार्थ के सतह क्षेत्र को बढ़ाना आम तौर पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को बढ़ाता है। उदाहरण के लिए, एक अच्छे चूर्ण में लोहे का दहन होगा, जबकि ठोस साँचो (ब्लॉकों) में यह संरचनाओं में उपयोग करने के लिए पर्याप्त स्थिर है। विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए न्यूनतम या अधिकतम सतह क्षेत्र वांछित हो सकता है।
रासायनिक कैनेटीक्स में सतह क्षेत्र महत्वपूर्ण है।किसी पदार्थ के सतह क्षेत्र को बढ़ाने से आम तौर पर एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है।उदाहरण के लिए, एक ठीक पाउडर में लोहे का दहन होगा, जबकि ठोस ब्लॉकों में यह संरचनाओं में उपयोग करने के लिए पर्याप्त स्थिर है।विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए एक न्यूनतम या अधिकतम सतह क्षेत्र वांछित हो सकता है।
{{Clear}}
 
 
== जीव विज्ञान में ==
== जीव विज्ञान में ==
{{Unreferenced section|date=September 2020}}
[[Image:Mitochondrion 186.jpg|right|thumb|माइटोकॉन्ड्रियन के आंतरिक झिल्ली में इन्फोल्डिंग के कारण एक बड़ा सतह क्षेत्र होता है, जिससे सेलुलर श्वसन (इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ) की उच्च दर की अनुमति मिलती है।]]
[[Image:Mitochondrion 186.jpg|right|thumb|माइटोकॉन्ड्रियन के आंतरिक झिल्ली में इन्फोल्डिंग के कारण एक बड़ा सतह क्षेत्र होता है, जिससे सेलुलर श्वसन (इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ) की उच्च दर की अनुमति मिलती है।]]
एक जीव का सतह क्षेत्र कई विचारों में महत्वपूर्ण है, जैसे कि शरीर के तापमान और पाचन का विनियमन।जानवर अपने दांतों का उपयोग भोजन को छोटे कणों में पीसने के लिए करते हैं, जिससे पाचन के लिए उपलब्ध सतह क्षेत्र में वृद्धि होती है।पाचन तंत्र को अस्तर करने वाले उपकला ऊतक में माइक्रोविल्ली होता है, जो अवशोषण के लिए उपलब्ध क्षेत्र को बहुत बढ़ाता है।हाथियों के कान बड़े होते हैं, जिससे वे अपने शरीर के तापमान को विनियमित कर सकते हैं।अन्य उदाहरणों में, जानवरों को सतह क्षेत्र को कम करने की आवश्यकता होगी;उदाहरण के लिए, लोग गर्मी के नुकसान को कम करने के लिए ठंड होने पर अपनी छाती पर अपनी बाहों को मोड़ेंगे।
एक जीव का सतह क्षेत्र कई विचारों में महत्वपूर्ण है, जैसे कि शरीर के तापमान और पाचन का विनियमन। जानवर अपने दांतों का उपयोग भोजन को छोटे कणों में पीसने के लिए करते हैं, जिससे पाचन के लिए उपलब्ध सतह क्षेत्र में वृद्धि होती है। पाचन तंत्र को अस्तर करने वाले उपकला ऊतक में माइक्रोविल्ली होता है, जो अवशोषण के लिए उपलब्ध क्षेत्र को बहुत बढ़ाता है। हाथियों के कान बड़े होते हैं, जिससे वे अपने शरीर के तापमान को विनियमित कर सकते हैं। अन्य मामलों में, जानवरों को सतह क्षेत्र को कम करने की आवश्यकता होगी, उदाहरण के लिए, लोग गर्मी के नुकसान को कम करने के लिए ठंडा होने पर अपने हाथों को छाती पर मोड़ेंगे।


एक सेल की सतह क्षेत्र से वॉल्यूम अनुपात (SA: v) आकार पर ऊपरी सीमाएं लगाती है, क्योंकि वॉल्यूम सतह क्षेत्र की तुलना में बहुत तेजी से बढ़ता है, इस प्रकार उस दर को सीमित करता है जिस पर कोशिका झिल्ली में आंतरिक से अंतरालीय रिक्त स्थान तक फैलते हैं।या अन्य कोशिकाओं के लिए।वास्तव में, त्रिज्या के एक आदर्श क्षेत्र के रूप में एक कोशिका का प्रतिनिधित्व करना {{mvar|r}}, मात्रा और सतह क्षेत्र क्रमशः हैं, {{math|1=''V'' = (4/3)''πr''<sup>3</sup>}} तथा {{math|1=''SA'' = 4''πr''<sup>2</sup>}}।इसलिए वॉल्यूम अनुपात के लिए सतह क्षेत्र इसलिए है {{math|3/''r''}}।इस प्रकार, यदि किसी सेल में 1 माइक्रोन का त्रिज्या है, तो SA: V अनुपात 3 है;जबकि यदि सेल का त्रिज्या 10 माइक्रोन के बजाय है, तो SA: V अनुपात 0.3 हो जाता है।100 के सेल त्रिज्या के साथ, SA: V अनुपात 0.03 है।इस प्रकार, सतह का क्षेत्र बढ़ती मात्रा के साथ बहुत दूर गिर जाता है।
एक कोशिका के सतह क्षेत्र से आयतन अनुपात एसए:वी (SA: V)आकार पर ऊपरी सीमा लगाता है, क्योंकि सतह क्षेत्र की तुलना में मात्रा बहुत तेजी से बढ़ जाती है, इस प्रकार उस दर को सीमित करता है जिस पर पदार्थ कोशिका झिल्ली के आंतरिक भाग से अन्तरालीय स्थानों या अन्य कोशिकाओं में फैल जाते हैं। वास्तव में, त्रिज्या r के एक आदर्श क्षेत्र के रूप में एक कोशिका का प्रतिनिधित्व करते हुए, मात्रा और सतह क्षेत्र , {{math|1=''V'' = (4/3)''πr''<sup>3</sup>}} तथा {{math|1=''SA'' = 4''πr''<sup>2</sup>}}।रिणामस्वरूप सतह क्षेत्र का आयतन अनुपात 3/आर है। इस प्रकार, यदि एक कोशिका की त्रिज्या1 माइक्रोन का त्रिज्या है, तो SA: V अनुपात 3 है; जबकि यदि सेल का त्रिज्या 10 माइक्रोन के बजाय है, तो एसए:वी (SA: V) अनुपात 0.3 हो जाता है। 100 के कोशिका त्रिज्या के साथ, एसए:वी (SA: V) अनुपात 0.03 है। इस प्रकार, सतह का क्षेत्र बढ़ती मात्रा के साथ बहुत दूर गिर जाता है।


== यह भी देखें ==
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==बाहरी संबंध==
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*[http://blog.thinkwell.com/2010/07/6th-grade-math-surface-area.html Surface Area Video] at Thinkwell
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Latest revision as of 09:59, 17 August 2022

File:Sphere wireframe 10deg 6r.svg
त्रिज्या का एक क्षेत्र r सतह क्षेत्र है 4πr2

किसी ठोस वस्तु का पृष्ठीय क्षेत्रफल उस वस्तु के कुल क्षेत्रफल का माप होता है।[1] घुमावदार सतहों की उपस्थिति में सतह क्षेत्र की गणितीय परिभाषा काफी हद तक एक-आयामी वक्र की चाप लंबाई की परिभाषा, या पॉलीहेड्रा के लिए सतह क्षेत्र (जैसे, सपाट बहुभुज चेहरे के साथ वस्तुओं (ऑब्जेक्ट)), की तुलना में अधिक शामिल है, जिसके लिए सतह क्षेत्र अपने चेहरे के क्षेत्रों की राशि है। चिकनी सतहों, जैसे कि एक क्षेत्र, को पैरामीट्रिक सतहों के रूप में उनके प्रतिनिधित्व का उपयोग करके सतह क्षेत्र सौंपा जाता है। सतह क्षेत्र की यह परिभाषा इन्फिनिटेसिमल कैलकुलस के तरीकों पर आधारित है और इसमें आंशिक डेरिवेटिव और दोहरी एकीकरण शामिल है।

बीसवीं शताब्दी की शुरुआत में हेनरी लेब्सग और हरमन मिन्कोवस्की ने सतह क्षेत्र की सामान्य परिभाषा मांगी थी। उनके काम ने ज्यामितीय माप सिद्धांत के विकास का नेतृत्व किया, जो किसी भी आयाम की अनियमित वस्तुओं के लिए सतह क्षेत्र की विभिन्न धारणाओं का अध्ययन करता है। एक महत्वपूर्ण उदाहरण सतह की मिंकोव्स्की सामग्री है।

परिभाषा

जबकि कई सरल सतहों के क्षेत्रों को प्राचीन काल से जाना जाता है, क्षेत्र की एक कठोर गणितीय परिभाषा के लिए बहुत सावधानी की आवश्यकता है। यह एक प्रकार्य प्रदान करना चाहिए

जो सतहों के एक निश्चित वर्ग को सकारात्मक वास्तविक संख्या प्रदान करता है, जो कई प्राकृतिक आवश्यकताओं को पूरा करता है। सतह क्षेत्र की सबसे मौलिक संपत्ति इसकी संवर्द्धकता है: संपूर्ण क्षेत्र का क्षेत्रफल भागों के क्षेत्रों का योग है। अधिक सख्ती से, यदि एक सतह एस (s) कई टुकड़ों एस (s)1, ..., sr जो अपनी सीमाओं को छोड़कर ओवरलैप नहीं करते हैं, तो फिर

सपाट बहुभुज आकार के सतही क्षेत्र उनके ज्यामितीय रूप से परिभाषित क्षेत्र से सहमत होने चाहिए। चूंकि सतह क्षेत्र एक ज्यामितीय धारणा है, इसलिए समनुरूप (कंग्रूएंट) सतहों के क्षेत्र समान होने चाहिए और क्षेत्र को केवल सतह के आकार पर निर्भर करना चाहिए, लेकिन रेखांतर में इसकी स्थिति और अभिविन्यास पर नहीं। इसका मतलब है कि सतह क्षेत्र यूक्लिडियन गति के समूह के तहत अपरिवर्तनीय है। ये गुण विशिष्ट रूप से ज्यामितीय सतहों के एक विस्तृत वर्ग के लिए सतह क्षेत्र को चित्रित करते हैं जिसे खंडशः समतल कहते हैं। इस तरह की सतहों में परिमितता से कई टुकड़े होते हैं जिन्हें पैरामीट्रिक रूप में दर्शाया जा सकता है

लगातार अलग -अलग कार्य के साथ एक व्यक्तिगत टुकड़े का क्षेत्र सूत्र द्वारा परिभाषित किया गया है

इस प्रकार एस का क्षेत्र एसडी sD सामान्य वेक्टर की लंबाई को एकीकृत करके प्राप्त किया जाता है, जो कि सामान्य सदिश की तरह होता है। को उपयुक्त क्षेत्र डी (d) में उपयुक्त क्षेत्र डी (d) पर सतह के लिए एकीकृत करता है। फिर पूरी सतह का क्षेत्र सतह क्षेत्र की अतिरिक्तता का उपयोग करके टुकड़ों के क्षेत्रों को जोड़कर प्राप्त किया जाता है। मुख्य सूत्र सतहों के विभिन्न वर्गों के लिए विशेषीकृत किया जा सकता है, विशेष रूप से, रेखांकन z = f (x, y) और क्रांति की सतहों के क्षेत्रों के लिए सूत्र।

File:Schwarz-lantern.gif
श्वार्ज लालटेन

वक्रों की चाप लंबाई की तुलना में सतह क्षेत्र के उप-शीर्षकों में से एक यह है कि सतह क्षेत्र को केवल पॉलीहेडेड आकार के क्षेत्रों की सीमा के रूप में परिभाषित नहीं किया जा सकता है। हर्मन श्वार्ज़ द्वारा यह प्रदर्शित किया गया था कि सिलेंडर के लिए पहले से ही, सपाट सतहों के लगभग अलग-अलग विकल्पों के कारण क्षेत्र के विभिन्न सीमित मूल्यों का कारण बन सकता है, इस उदाहरण को श्वार्ज लालटेन के रूप में जाना जाता है।[2][3] सतह क्षेत्र की एक सामान्य परिभाषा के लिए विभिन्न दृष्टिकोण उन्नीसवीं और बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में हेनरी लेबेसिग और हरमन मिंकोव्स्की द्वारा विकसित किए गए थे। जबकि टुकड़े -टुकड़े समतल सतहों के लिए सतह क्षेत्र की एक अद्वितीय प्राकृतिक धारणा है, यदि कोई सतह बहुत अनियमित है, या खुरदरी है, तो यह किसी क्षेत्र को निर्धारित करना संभव नहीं हो सकता है। एक विशिष्ट उदाहरण एक सतह द्वारा दिया जाता है जिसमें कीलें एक घने कार्य प्रणाली में फैले हुए हैं। इस प्रकार की कई सतहों को आंशिक के अध्ययन में पाया जाता है। क्षेत्र की धारणा का विस्तार जो आंशिक रूप से अपने कार्य को पूरा करता है और बहुत बुरी तरह से अनियमित सतहों के लिए भी परिभाषित किया जा सकता है ज्यामितीय माप सिद्धांत में अध्ययन किया जाता है। इस तरह के विस्तार का एक विशिष्ट उदाहरण सतह की मिन्कोव्स्की सामग्री है।

सामान्य सूत्र

Surface areas of common solids
Shape Equation Variables
घनक्षेत्र S = पक्ष की लंबाई
घनाभ = लंबाई, बी = चौड़ाई, एच = ऊंचाई
त्रिकोणीय प्रिज्म b = त्रिभुज की आधार लंबाई, h = त्रिभुज की ऊँचाई, l = त्रिभुजाकार आधारों के बीच की दूरी, p, q, r = त्रिभुज की भुजाएँ
सभी प्रिज्म B = आधार का क्षेत्रफल, P = आधार का परिमाप, h = ऊँचाई
वृत्त r = गोले की त्रिज्या, d = व्यास
गोलार्द्ध r = अर्धगोले की त्रिज्या
अर्धगोलाकार खोल r = गोलार्ध की बाहरी त्रिज्या।
गोलाकार लून r = गोले की त्रिज्या, θ = द्विफलक कोण
टोरस्र्स r = अर्धगोले की आंतरिक त्रिज्या
बंद सिलेंडर r = वृत्ताकार आधार की त्रिज्या, h = बेलन की ऊँचाई
एक शंकु का वक्र पृष्ठीय क्षेत्रफल

s = शंकु की तिरछी ऊँचाई,

r = वृत्ताकार आधार की त्रिज्या,

h = शंकु की ऊँचाई

एक शंकु का पूर्ण पृष्ठीय क्षेत्रफल r = गोले की त्रिज्या, = द्वितल कोण
पिरामिड r = लघु त्रिज्या (ट्यूब की त्रिज्या), R = प्रमुख त्रिज्या (ट्यूब के केंद्र से टोरस के केंद्र तक की दूरी)
चौकोर पिरामिड r = वृत्ताकार आधार की त्रिज्या, h = बेलन की ऊँचाई
आयताकार पिरामिड = लंबाई, b = चौड़ाई, h = ऊंचाई
चतुर्पाश्वीय a = पक्ष की लंबाई
क्रांति की सतह
पैरामीट्रिक सतह = सतह का पैरामीट्रिक सदिश समीकरण

= का आंशिक व्युत्पन्न

= के संबंध में आंशिक व्युत्पन्न

= छाया क्षेत्र


एक क्षेत्र के सतह क्षेत्रों का अनुपात और एक ही त्रिज्या और ऊंचाई के सिलेंडर

एक शंकु, गोलाकार और त्रिज्या आर और ऊंचाई का सिलेंडर एच।

नीचे दिए गए सूत्रों का उपयोग यह दिखाने के लिए किया जा सकता है कि एक ही त्रिज्या और ऊंचाई के एक क्षेत्र और सिलेंडर के सतह क्षेत्र 2: 3 के अनुपात में हैं।

त्रिज्या को r होने दें और ऊंचाई H (जो कि गोले के लिए 2'r 'है) हो।

इस अनुपात की खोज को आर्किमिडीज को श्रेय दिया जाता है।[4]

रसायन विज्ञान में

File:Surface area.svg
विभिन्न आकारों के कणों का सतह क्षेत्र।

रासायनिक गतिकी में सतह क्षेत्र महत्वपूर्ण है। किसी पदार्थ के सतह क्षेत्र को बढ़ाना आम तौर पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को बढ़ाता है। उदाहरण के लिए, एक अच्छे चूर्ण में लोहे का दहन होगा, जबकि ठोस साँचो (ब्लॉकों) में यह संरचनाओं में उपयोग करने के लिए पर्याप्त स्थिर है। विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए न्यूनतम या अधिकतम सतह क्षेत्र वांछित हो सकता है।

जीव विज्ञान में

File:Mitochondrion 186.jpg
माइटोकॉन्ड्रियन के आंतरिक झिल्ली में इन्फोल्डिंग के कारण एक बड़ा सतह क्षेत्र होता है, जिससे सेलुलर श्वसन (इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ) की उच्च दर की अनुमति मिलती है।

एक जीव का सतह क्षेत्र कई विचारों में महत्वपूर्ण है, जैसे कि शरीर के तापमान और पाचन का विनियमन। जानवर अपने दांतों का उपयोग भोजन को छोटे कणों में पीसने के लिए करते हैं, जिससे पाचन के लिए उपलब्ध सतह क्षेत्र में वृद्धि होती है। पाचन तंत्र को अस्तर करने वाले उपकला ऊतक में माइक्रोविल्ली होता है, जो अवशोषण के लिए उपलब्ध क्षेत्र को बहुत बढ़ाता है। हाथियों के कान बड़े होते हैं, जिससे वे अपने शरीर के तापमान को विनियमित कर सकते हैं। अन्य मामलों में, जानवरों को सतह क्षेत्र को कम करने की आवश्यकता होगी, उदाहरण के लिए, लोग गर्मी के नुकसान को कम करने के लिए ठंडा होने पर अपने हाथों को छाती पर मोड़ेंगे।

एक कोशिका के सतह क्षेत्र से आयतन अनुपात एसए:वी (SA: V)आकार पर ऊपरी सीमा लगाता है, क्योंकि सतह क्षेत्र की तुलना में मात्रा बहुत तेजी से बढ़ जाती है, इस प्रकार उस दर को सीमित करता है जिस पर पदार्थ कोशिका झिल्ली के आंतरिक भाग से अन्तरालीय स्थानों या अन्य कोशिकाओं में फैल जाते हैं। वास्तव में, त्रिज्या r के एक आदर्श क्षेत्र के रूप में एक कोशिका का प्रतिनिधित्व करते हुए, मात्रा और सतह क्षेत्र , V = (4/3)πr3 तथा SA = 4πr2।रिणामस्वरूप सतह क्षेत्र का आयतन अनुपात 3/आर है। इस प्रकार, यदि एक कोशिका की त्रिज्या1 माइक्रोन का त्रिज्या है, तो SA: V अनुपात 3 है; जबकि यदि सेल का त्रिज्या 10 माइक्रोन के बजाय है, तो एसए:वी (SA: V) अनुपात 0.3 हो जाता है। 100 के कोशिका त्रिज्या के साथ, एसए:वी (SA: V) अनुपात 0.03 है। इस प्रकार, सतह का क्षेत्र बढ़ती मात्रा के साथ बहुत दूर गिर जाता है।

यह भी देखें

  • परिधि लंबाई
  • अनुमानित क्षेत्र
  • शर्त सिद्धांत, सामग्री की विशिष्ट सतह क्षेत्र के माप के लिए तकनीक
  • गोलाकार क्षेत्र
  • सतह अभिन्न

संदर्भ

  1. Weisstein, Eric W. "Surface Area". MathWorld.
  2. "Schwarz's Paradox" (PDF). Archived (PDF) from the original on 2016-03-04. Retrieved 2017-03-21.
  3. "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-12-15. Retrieved 2012-07-24.{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  4. Rorres, Chris. "Tomb of Archimedes: Sources". Courant Institute of Mathematical Sciences. Archived from the original on 2006-12-09. Retrieved 2007-01-02.


बाहरी संबंध