São
formadas por apenas um tipo de polígono regular, que podem ser
o quadrado, o triângulo regular e o hexágono regular.
1.
A malha triangular é a mais densa de todas
(maior número de vértices em uma mesma área), o que pode ser
avaliado considerando-se o somatório das áreas das figuras em
torno de um nó.
Construção
da malha triangular:
Para
desenhar a malha triangular com o lado do triângulo igual
a "D" faça um feixe de paralelas com distância "A" = "D"/2
e outro ortogonal com distância "C" = 0,86660 "D". Unindo
os pontos conforme indicado na figura, está construída
a malha.
|
|
2.
A
malha quadrada é a que o homem mais utiliza
em suas construções. O quadrado não é muito estável, facilmente
se deforma em um paralelogramo. Seu uso é tão antigo que uma
medida de área refere-se a "quadrados".
Construção
da malha quadrada:
Marque um feixe de
paralelas separadas entre si de uma distância constante
igual a "D". Em seguida, marque um outro feixe
de paralelas ortogonal à direção
anterior, também separadas a uma distância
"D. |
|
A
malha hexagonal, utilizada pelas abelhas na
construção das colméias, é a que mais facilmente se adapta as
formas curvas; sejam curvas planas ou espaciais. Um só hexágono
é menos estável que o quadrado, mas a malha hexagonal é quase
tão rígida quanto a de triângulos, com a vantagem de ser menos
densa.
Construção
da malha hexagonal:
Para
desenhar a malha hexagonal, numa direção o feixe tem distância
constante "C" = 0,86660 "D" e na outra as distâncias são
"D"e "A"= "D"/2. |
|
As
malhas semi-regulares são formadas por combinações de polígonos
regulares em torno de um ponto (nó).
Existem
21 possíveis combinações de polígonos regulares em
torno de um ponto (nó). Estas combinações são mostradas
na tabela abaixo.
MALHA |
N1 |
N2 |
N3 |
N4 |
N5 |
N6 |
ÁREA |
DENSIDADE |
A |
3 |
7 |
42 |
- |
- |
- |
- |
- |
B |
3 |
8 |
24 |
- |
- |
- |
- |
- |
C |
3 |
9 |
18 |
- |
- |
- |
- |
- |
D |
3 |
10 |
15 |
- |
- |
- |
- |
- |
E |
4 |
5
| 20 |
- |
- |
- |
- |
- |
F |
5 |
5 |
10 |
- |
- |
- |
- |
- |
G |
3 |
12 |
12 |
- |
- |
- |
22,8253 |
0,0438 |
H |
4 |
6 |
12 |
- |
- |
- |
14,7942 |
0,0676 |
J |
4 |
8 |
8 |
- |
- |
- |
10,6569 |
0,0938 |
K |
6 |
6 |
6 |
- |
- |
- |
7,7942 |
0,1283 |
L |
3 |
3 |
4 |
12 |
- |
- |
13,0622 |
0,0766 |
M |
3 |
4 |
3 |
12 |
- |
- |
13,0622 |
0,0766 |
N |
3 |
4 |
4 |
6 |
- |
- |
5,0311 |
0,1988 |
P |
3 |
4 |
6 |
4 |
- |
- |
5,0311 |
0,1988 |
Q |
3 |
3 |
6 |
6 |
- |
- |
6,0622 |
0,1650 |
R |
3 |
6 |
3 |
6 |
- |
- |
6,0622 |
0,1650 |
S |
4 |
4 |
4 |
4 |
- |
- |
4 |
0,25 |
T |
3 |
3 |
3 |
4 |
4 |
- |
4,2990 |
0,2326 |
U |
3 |
3 |
4 |
3 |
4 |
- |
4,2990 |
0,2326 |
V |
3 |
3 |
3 |
3 |
6 |
- |
4,3301 |
0,2309 |
W |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
2,5981 |
0,3849 |
As
combinações de A até F não permitem repetições
contínuas no plano e as combinações K, S e W referem-se
às malhas regulares hexagonal, quadrada e triangular,
respectivamente. Para
analisar a área em torno de cada vértice de forma a estimar a
densidade da malha temos que, em função do lado, as áreas são:
Octógono - 4,82843 L2
Dodecágono - 11,19615 L2
Triângulo - 0,43301 L2
Quadrado - 1,0000 L2
hexágono - 2,59808 L2
1.
MALHAS SEMI-REGULARES SIMPLES
Como
vemos na tabela acima, temos 15 tipos de vértices capazes de fornecerem
malhas planas. Oito vértices podem ser utilizados para construir
as chamadas malhas semi-regulares simples por terem mais
de um tipo de polígono regular e somente um tipo de nó. Esses
oito tipos de malhas são:
Malha |
Série
base ortogonal |
G
H
J
P
R
T
U
V
|
ACA - CACD
ABACDC - ABAD
FDF - FDF
ABAD - ABA
C - A
CD - A
ABA - ABA
C - A
|
2.
MALHAS SEMI-REGULARES DUPLAS
Combinando-se
2 tipos de vértices (de G a W) obtemos as chamadas malhas semi-regulares
duplas com mais de um tipo de polígono e dois tipos de vértices.
Malha |
Série
base ortogonal |
TS
TW
NR1
NR2
RQ
GM
LW
PU1
PU2
HP
PT
PN1
PN2
UW1
UW2
UW3
|
DCD - A
CDC - A
CDC - ADA
CDC - A
C - ADA
ACDCA - ACDCA
CABACD - AABAA
ABAAABA - ABEBA
ABA - ABADABA
ABACDCABA - ABAD
DABABA - ABEBA
ABEBBEBA - ABEBADABEBA
ABEBADABEBA - ABABADABABA
ABEBA - ABAAABA
AABAA - ABA
AABAA - ABA
|
3.
MALHAS SEMI-REGULARES TRIPLAS
Combinando-se três tipos de vértices (de G a W) obtemos as chamadas
malhas semi-regulares triplas com mais de um tipo de polígono
e três tipos de vértices.
Malha |
Série
base ortogonal |
TWS
KQW1
KQW2
NRS1
NRS2
VWQ
MLU
LUW
UPT1
UPT2
TWU1
TWU2
TWU3
TWU4
|
CDDC - A
C - AADAA
C - AADAA
CDDC - ADA
CDDC - A
C - AADAA
AABAAABAA - AABAAABAAABAA
ABACDCABA - AABAA
ABADABA - AABAABAA
AABADABAA - AABAABAA
AABABAA - ABEBA
AABAA - AABAABAA
AABAABAA - AABAABAA
ABEBBEBA - AABEBAABEBAA
|
Em
resumo foram apresentadas:
-
3 malhas regulares K, S, W.
- 8 malhas semi-regulares G, J, H, P, R, U, T, V.
- 11 combinações de 2 vértices formando 16 semi-regulares
duplas.
- 8 combinações de 3 vértices formando 14 semi-regulares
triplas.
No
total são 41 diferentes malhas, que talvez não sejam as
únicas, já que não há um método para provar o número limite de
combinações possíveis.
CONSTRUÇÃO
DE UMA MALHA SEMI-REGULAR
Como
no caso das malhas regulares são usados dois feixes de retas paralelas
ortogonais. Estas retas paralelas são distanciadas pelos valores:
A = 0,5 D
B = 0,366 D
C = 0,866 D
D = lado do polígono
E = 0,134 D
F = 0,7071 D
G = 0,2887 D
H = 0,5774 D
I = 0,1057 D
K = 0,1830 D
M = 1,0774 D
N = 0,7887 D
P = 0,683 D
Q = 1,183 D
R = 0,3943 D
S = 0,2113 D
T = 0,4717 D
|
Os
valores utilizados em cada malha para
traçar as retas paralelas estão especificados
nas tabelas anteriores (série base ortogonal) |
As
malhas ditas duais são aquelas que têm por
nós os centros dos polígonos definidos pelas malhas
semi-regulares. As
malhas regulares são duais de si mesmas,
ou seja; a triangular é dual da hexagonal (e vice-versa) e
a quadrada é dual dela própria.
As
semi-regulares, seja singular, dupla ou tripla, têm
suas próprias duais, com características definidas.
São formadas por vértices de mais de um tipo (o número de tipos
de nós é igual ao número de polígonos da malha de origem). Como
são 15 os tipos de vértices que dão origem às
malhas semi-regulares, são 15 os tipos de polígonos especiais
"semi-regulares".
Malha
dual |
Série
base ortogonal |
G
H
J
P
R
T
U
V
|
(D+C) - M
(A+C)PP(A+C) - Q
(A+F) - (A+F)
RNNR - P
H - D
GNNG - A
GRRG - GRRG
G - A
|
Malha
dual |
Série
base ortogonal |
TS
TW
NR1
NR2
RQ
GM
LW
PU1
PU2
HP
PT
PN1
PN2
UW1
UW2
UW3
|
DNGN - A
NGHGN - A
HNNH - D
HNNH - D
H - D
NMMN - NMMN
IGHGNNGHGI - APPA
PRGAGRP - GRIGIRG
GRPPRG - NRRGGRRN
PP(A+C)(A+C)PP - NRQQRN
NGIBIBIGN - AKAKA
PIBIKKIBIP - NSKAPPAKSN
NSKAPPAKSN - PTSSTNNTSSTP
GSKIGIKSG - GGIRGAGRIGG
GGIIGG - AGRRGA
AGRRGGRRGA - GGRIGGRIGG
|
Malha |
Série
base ortogonal |
TWS
KQW1
KQW2
NRS1
NRS2
VWQ
MLU
LUW
UPT1
UPT2
TWU1
TWU2
TWU3
TWU4
|
NGHGND - A
G - ADDA
GGGCCGGG - ADDA
HNDNH - D
HNDNH - D
GGHGG - ADDA
Usar como base a malha original
NGHGIIGGGGIIGHGN - APRGAARPA
NGIRGGRIGN - AGRPPRGA
AGRIGNNGIRGA - AGGIPPIGGA
AGGIRGGRIGGA - GSIITIISG
AGRIGGAAGGIRGA - GGIIGGAAGGIIGG
AGGIRGGRIGGA - GGIRGAAGRIGG
Usar como base a malha original |
CONSTRUÇÃO
DAS MALHAS DUAIS
Como
no caso das malhas regulares são usados dois feixes de retas
paralelas ortogonais. Estas retas paralelas são distanciadas
pelos valores:
A = 0,5 D
B = 0,366 D
C = 0,866 D
D = lado do polígono
E = 0,134 D
F = 0,7071 D
G = 0,2887 D
H = 0,5774 D
I = 0,1057 D
K = 0,1830 D
M = 1,0774 D
N = 0,7887 D
P = 0,683 D
Q = 1,183 D
R = 0,3943 D
S = 0,2113 D
T = 0,4717 D
Os
valores utilizados em cada malha para
traçar as retas paralelas estão especificados
nas tabelas anteriores (série base ortogonal) |
Uma malha plana pode ser deformada.
Esta deformação pode ser em relação
às suas dimensões em uma das direções,
ou em ambas, pode ser também modificada em relação
ao ângulo formado entre as direções, seja
tirando e acrescentando partes.
Com
isso, originam-se novas malhas. Um exemplo são os mosaicos
de M. C. Esher. Um mosaico é uma obra constituída
por fragmentos justapostos de pedra ou vidro de várias
cores, muito utilizado em pavimentação decorativa.
Os mosaicos romanos e os bizantinos são os mais famosos
e conhecidos. O mosaico geométrico é um arranjo
obtido pela combinação de figuras e módulos
geométricos, observando padrões de simetria. Deve-se
a Kepler as primeiras investigações na teoria
da pavimentação do plano euclidiano, com um tratamento
matemático para o problema, no seu livro "Harmonia
do Mundo", de 1619.
OS
PADRÕES DE M. C. ESCHER
Os
trabalhos do artista holandês M. C. Escher (1898-1972)
até hoje intrigam os estudiosos da área por sua beleza e singularidade,
incomparáveis quanto à sua precisão técnica e conhecimento matemático
que expressavam. À primeira vista, muitas de suas obras parecem
naturais, mas observando melhor, descobre-se que o que foi tomado
como plausível é, na verdade impossível, e o observador é levado
a olhar mais uma vez e outra vez, até que descobre as surpresas
escondidas que a obra lhe oferece. Como
é que Escher fez isso? Ele tinha uma fantasia genial e era
um excelente artista na técnica de gravura, mas a chave para
os surpreendentes efeitos das gravuras, é a Matemática, ou seja;
a Geometria, e tanto a clássica como a moderna. Escher lia ensaios
técnicos e correspondia-se com matemáticos e cristalógrafos.
Quem conhece a obra de Escher, não pode ficar surpreendido por
estas criações só poderem ser possíveis com a ajuda de um matemático
e de um designer de artes gráficas. Veja abaixo alguns de seus
desenhos periódicos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS |
BARBOSA,
Ruy Madsen (1993). Descobrindo Padrões em Mosaicos.
São Paulo : Atual, 126p.
BARBOSA, Ruy Madsen (1993). Descobrindo Padrões Pitagóricos.
São Paulo : Atual, 126p.
SÁ, Ricardo Cunha da Costa e (1982). Edros. São
José dos Campos.
SCHATTSCHNEIDER, Dóris e WALKER, Wallace (1991). Caleidociclos
de M. C. Escher. Köln : Benedikt Taschen Verlag GmbH.
Jogo
de Mosaicos e exemplos na Arte http://www.tvcultura.com.br/artematematica/ordem.html
Jogo
de Simetria e exemplos na Arte http://www.tvcultura.com.br/artematematica/simetria.html
Jogo
de Harmonia e exemplos na Arte http://www.tvcultura.com.br/artematematica/harmonia.html
Página
construída por Maria Bernadete Barison.