Superficie mínima

Superficie mínima, es la superficie que tiene el área mínima con una curva cerrada dada como contorno. Ejemplos de superficies mínimas son el helicoide, la catenoide, la esfera y el plano. Una forma experimentar de visualizarlas es con alambres y jabón, así si se hacen dos aros circulares de alambre y se sumergen en una solución jabonosa al sacarlos y separarlos se forman entre ellos una catenaria con la pompa de jabón.

En 1744, Leonhard Euler planteó y solucionó el primer problema de la superficie mínima, para encontrar, entre todas las superficies que pasan por dos círculos paralelos, que superficie era la más pequeña. Él descubrió así la catenoide. En 1755, es Lagrange, entonces contaba con 19 años, quien desarrolla la ecuación de Euler-Lagrange que se aplica a una superficie mínima que se apoya en un contorno cerrado. En 1776, Meusnier dedujo la ecuación diferencial de Lagrange por la cual se determina las curvas principales que dan lugar a una curva media nula. En esa ocasión descubrió el helicoide. En 1866, Weierstrass demuestra que una solución con la ecuación de Euler-Lagrange y comprueba las ecuaciones de Cauchy-Riemann: tal solución es así una función holomórfica. En 1873, el físico belga Joseph Plateau generaliza una observación experimental que había hecho usando las películas del jabón: para cualquier contorno dado homeomórfico a un círculo, hay una superficie mínima, por lo tanto una solución con la ecuación de Euler-Lagrange. La investigación en este campo se estanca durante más de un siglo. En 1982, solamente seis tipos de superficies mínimas eran conocidos: el plano, la catenoide, el helicoide, la superficie de Enneper y dos tipos de superficies de Scherk. Pero este año, Meeks y Hoffmann, basándose en el trabajo de Costa, publicó a nueva familia, seguida después de otras diez. De hecho el progreso de la informática hizo posible estos descubrimientos. Hay hoy más de cien familias de superficies mínimas completa. Desde Lagrange, se sabe que las superficies mínimas que son basadas en un contorno dado tienen una curva media nula. Esta característica traduce el aspecto local de la superficie, de modo que una deformación ligera pueda aumentar solamente la superficie, es necesario que está sea de tipo de la silla de montar. Todas las superficies mínimas son así localmente del tipo de la silla de montar. El nacimiento de una definición total de esta observación, generalizó la definición matemática de la superficie mínima, y así se llama superficie mínima a cualquier superficie cuya curva media sea nula en cualquier punto. Esta definición hace que se pierda un poco la dirección física, de hecho, algunas de estas superficies se intersecan, y puede ser difícil imaginar un contorno en el cual se base la superficie.

Superficie doblemente reglada

Superficie doblemente reglada, es la superficie reglada en la cual por cada uno de sus puntos pasan dos generatrices. Entre ellas se pueden citar el paraboloide hiperbólico y el hiperboloide de revolución.

Superficie de revolución

Superficie de revolución, es la engendrada por el movimiento de una curva que gira en torno a una recta llamada eje. Si la curva es una recta paralela al eje se obtiene un cilindro de revolución (o recto). Cuando la curva es una recta que corta al eje se produce un cono de revolución (o recto). En el caso de que la curva sea una recta que se cruza con el eje se crea un hiperboloide de revolución. Si la curva es una circunferencia y el eje es uno de sus diámetros se consigue una esfera. Sin embargo, si la curva es una circunferencia exterior al eje se genera un toro.

En alemán :

  • Drehflächen >> Superficie de revolución

Superficie de doble curvatura

 Superficie de doble curvatura, son superficies generadas por el movimiento de una generatriz curva. Estas superficies no contienen líneas rectas y por lo tanto no son desarrollables. Entre ellas son muy conocidas las cuádricas, las cuales son superficies generadas por la rotación de una curva cónica alrededor de uno de sus ejes. Las cuádricas son la esfera, el elipsoide, el paraboloide y el hiperboloide.

Superficie de curvatura simple,

 Superficie de curvatura simple, Superficie de curvatura simple, es la superficie reglada en la cual cada dos posiciones adyacentes de la generatriz son coplanares (son paralelas o se cortan). Las superficies de curvatura simple son superficies desarrollables, es decir que pueden extenderse sobre un plano. Las superficies de curvatura simple pueden ser cilíndricas y cónicas. Las superficies cilíndricas pueden ser superficies cilíndricas de revolución y superficies cilíndricas de no revolución. Las superficies cónicas pueden ser superficies cónicas de revolución y superficies cónicas de no revolución.

Superficie cilíndrica

Superficie cilíndrica, es la superficie generada por el movimiento de una generatriz que se mantiene en contacto con una directriz curva, siendo además paralelas todas las posiciones de la generatriz. Las superficies cilíndricas pueden ser superficie cilíndrica de revolución y superficie cilíndrica de no revolución.