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TORE (NOTION GÉOMÉTRIQUE)
Torus,
Torus (oder Ringfläche)
Du latin torus "coussin, bourrelet".
Appellations imagées : chambre à air, bouée etc... |
Équation cylindrique :
(avec a = rayon majeur, b = rayon mineur)
Paramétrisation torique : . Paramétrisation cartésienne où les lignes de coordonnées sont les cercles méridiens et les cercles parallèles : . Paramétrisation cartésienne où les lignes de coordonnées sont les cercles de Villarceau et les cercles parallèles, dans le cas a > b ( pour une famille de cercles, –1 pour l'autre) : Surface quartique.rationnelle. Avec la première paramétrisation : Première forme quadratique fondamentale : . Élément d’aire : . Deuxième forme quadratique fondamentale : . Courbure de Gauss : . Courbure moyenne : . Volume et aire pour .
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Le tore est la surface engendrée par la
révolution
d'un cercle (C) autour d'une droite (D) de son plan ; c'est
donc un tube de diamètre constant
et d'âme un cercle.
Ici (D) est l'axe Oz, b (rayon mineur
du tore) le rayon de (C) et a (rayon majeur du tore)
la distance de son centre à (D).
Si (D) est sécante au cercle (),
on obtient un tore croisé, fermé, ou rentrant,
en forme de citrouille ou de cerise (en anglais "spindle torus")
avec pour cas limites la sphère si (D) est un diamètre
(a = 0), et le tore
à collier nul ou à trou
nul (en anglais "horn torus") si (D) est tangente au cercle
(a = b).
Sinon (cas habituel a > b) on obtient un
tore à trou, à collier, à gorge, ou encore
ouvert
, en forme de chambre à air (en anglais "ring torus").
Dans le cas croisé ,
le tore possède deux point singuliers A et B, points
d'intersection communs aux cercles générateurs. D'après
le théorème
de l'angle inscrit, il peut donc être vu comme le lieu des points
M
d'où l'on voit le segment [AB] sous un angle constant
(surface isoptique).
Dans la figure ci-contre, et , donc et . |
Le tore est une surface quadruplement cerclée
: hormis les méridiennes (sections par les plans passant par l'axe
de révolution) et les parallèles (sections par les plans
orthogonaux à l'axe), il existe deux famille de cercles obtenus
par les sections par les plans bitangents au tore, appelés cercles
de Villarceau :
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Les courbes tracés sur un tore sont les
spiriques
(ou courbes toriques).
Regarder en particulier les sections
planes, les géodésiques,
les asymptotiques
et les loxodromies
du tore.
Pour le contour de la projection d'un tore, voir à
toroïde.
Les surfaces inverses du tore sont les cyclides
de Dupin.
Pour un tore particulier minimisant l'énergie
de courbure, voir à tore de
Wilmore.
Pour le tore en tant que notion topologique, voir l'entrée suivante.
Voir aussi le dôme de Bohème, le tore de Clifford, et les tores sinusoïdaux.
Un tore avec des cercles de Villarceau, musée de l'oeuvre
de Notre-Dame, Strasbourg, XVI ème siècle.
Voir aussi cette belle sculpture
virtuelle
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Les américains surnomment le tore : donut, du nom de la pâtisserie ci-dessus, mais en cuisine il y a d'autres tores comme les onion rings... | De nombreux fruits ont la forme (très approchée) de la partie interne d'un tore croisé (ci-dessus, le fruit du cacaoyer). Pour la partie externe, penser à une tomate. | Ces voûtes en éventail ont la forme de parties internes de tores à trou nul. |
Une poulie est un demi-tore |
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© Robert FERRÉOL 2020