مساحة سطح الهرم

الهرم

الهرم هو أحد الأشكال الهندسيّة متعدّدة الأسطح، ويتمّ تصميم الهرم عن طريق ربط زوايا قاعدةٍ رباعيةٍ أو ثلاثيةٍ بنقطةٍ واحدةٍ هي القمة أو رأس الهرم، وله من الجوانب أوجهٌ على شكل مثلثات، يعتمد عددها على نوع القاعدة؛ فالقاعدة الرباعيّة لها أربعة أوجهٍ مثلثة الشكل، أمّا القاعدة الثلاثية فلها ثلاثة أوجهٍ فقط، والقاعدة المربعة هي أشهر أنواع قواعد الأهرامات.

يُحدّد اسم الهرم من شكل قاعدته أيضاً؛ فالهرم ذو القاعدة المربعة يسمى هرماً رباعياً، والهرم ذو القاعدة الثلاثية يسمّى هرماً ثلاثياً، والقاعدة الخماسيّة يسمى هرماً خماسياً، وهكذا، ولكن إذا لم يذكر اسم الهرم فيكون هرماً رباعياً، والأهرامات هي أحد أشهر الأبنية المصرية القديمة، ويعدّ الهرم أحد الوسائل المستخدمة في تقديم البيانات؛ مثل الهرم الغذائي والهرم السكاني وغيره، وهنا سنتكلّم عن قوانين الهرم وأهمّها المساحة.

مساحة الهرم

قانون مساحة الهرم يقسم لقسمين المساحة الجانبيّة والمساحة الكلية، وقبل البدء بمساحة الهرم لا بدّ من التذكير بقانون مساحة المثلث، والذي سيفيدنا في معرفة المساحة الجانبية للهرم، والتي تساوي مساحة المثلث الواحد مضروباً في عدد المثلثات، والذي نعرفه من اسم الهرم.

مساحة المثلث=1/2×محيط قاعدة الهرم × الارتفاع الجانبي للمثلث. المساحة الجانبية=نصف محيط قاعدته × الارتفاع الجانبي. المساحة الكلية للهرم=المساحة الجانبية + مساحة القاعدة.

مثال1:

شكل طالبٌ في المدرسة شكلاً هندسياً من الكرتون، فكان على شكل هرمٍ رباعيٍ، قاعدته مربعة الشكل وطول ضلعها 12 سم، وكان ارتفاع المثلث من الوجه الجانبي 10سم، فكم تكون المساحة الإجماليّة لسطح الهرم الذي شكله الطالب.

الحلّ:

الهرم الرباعي مكوّنٌ من قاعدةٍ مربعةٍ، وأربعة مثلثاتٍ متطابقةٍ ومتساوية المساحة، ولذا يكون الحلّ كالتالي:

المساحة الجانبية= نصف محيط قاعدته × الارتفاع الجانبي. المساحة الكلية للهرم = المساحة الجانبية + مساحة قاعدته. مساحة القاعدة= مساحة المربع. =الضلع×الضلع. =12×12. =144 سم². مساحة المثلث الواحد من مثلثات الهرم=مساحة الوجه الجانبي للهرم مساحة المثلث= 1/2× القاعدة× الارتفاع. = 1/2×12×10 60 سم². المساحة الجانبية للهرم=عدد الأوجه× مساحة الوجه الواحد. =4×60. = 240 سم².

المساحة الكلية للهرم=مساحة القاعدة+ المساحة الجانبية. =144+240 =384 سم².

مثال2:

إذا كان لدى رامي شكلٌ هندسيٌ على شكل هرمٍ خماسي، وكانت مساحته الجانبية تساوي 500 سم²، فما ارتفاع هذا الشكل إذا كانت طول قاعدة الهرم 10 سم.

الحل:

محيط قاعدة الهرم=عدد الأحرف×طول الحرف. =5×10. =50 سم. لحساب الارتفاع الجانبي للهرم: المساحة الجانبية لأي هرم=1/2×القاعدة×الارتفاع. الارتفاع=(2×المساحة الجانبية)/القاعدة. الارتفاع=500/25. 20 سم.

حجم الهرم

قانون حجم الهرم يعتمد على مساحة قاعدة الهرم وارتفاعه، ويتناسب معهما تناسباً طردياً، وقانون الحجم هو: حجم الهرم=1/3×مساحة القاعدة×الارتفاع.

مثال توضيحي: ما هو حجم أكبر أهرامات مصر وهو الهرم خوفو الذي طول قاعدته المربعة 220م وارتفاعه 138م، الحل:

مساحة القاعدة=الضلع². مساحة القاعدة=220×220. =48400م². حجم الهرم=1/3×مساحة القاعدة×الارتفاع. حجم الهرم=1/3×48400×138. حجم الهرم=6679200/3. حجم الهرم=2226400م³ =2226.4كم³.