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HÉLICOÏDE DROIT
Right helicoid, Wendelfläche


| Surface étudiée par Meusnier en 1770.
Autres noms : hélicoïde de Meusnier, surface de la vis à filet carré. |
| Équation cylindrique : Paramétrisations cartésiennes :
2) dont les lignes de coordonnées sont les hélices,
ne donnant que la portion incluse dans le cylindre |
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Les hélicoïdes droits sont les hélicoïdes
normaux fermés, autrement dits ceux dont la génératrice
est une droite perpendiculaire (donc sécante) à l’axe. Ce
sont donc aussi des conoïdes
droits.
L'hélicoïde droit s'obtient comme réunion
des normales principales à l'hélice
circulaire : .
| L’intersection avec un cylindre d'axe Oz est formé de deux hélices circulaires images l’une de l’autre dans un retournement d’axe Oz, dextres si h est positif, senestres sinon (c’est la double hélice de la molécule d’ADN). | ![]() |
| La deuxième paramétrisation montre que l’intersection de l'hélicoïde droit avec un cylindre plein d’axe Oz et de rayon a est une surface de translation (une hélice glissant sur elle-même) ; si Oz est vertical, ces hélices sont les lignes de pente de l'hélicoïde. | ![]() ![]() |
| Mais il y a d'autre hélices dans un hélicoïde droit, de pas moitié de celui des hélices génératrices : les sections par des cylindres passant par l'axe ! | ![]() |
L’hélicoïde droit est, avec le plan la seule
surface
minimale qui soit réglée (théorème de Catalan).
| Un hélicoïde droit peut être transformé
continûment et isométriquement en un caténoïde,
la surface restant constamment minimale et de type hélicoïdal.
Équations de cette transformation : Les surfaces intermédiaires sont les hélicoïdes minimaux. |
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| En 1816 Gergonne demandait comment partager un cube en
deux parties par une surface d'aire minimale fixée à deux
diagonales orthogonales situées sur deux faces opposées du
cube.
La réponse n'est pas, comme on pourrait le penser, une portion de paraboloïde hyperbolique (qui aurait une trace rectiligne sur les faces du cube) mais une portion d'hélicoïde droit (qui a une trace sinusoïdale sur les faces). Cette surface est désignée par "surface de Gergonne". maple : plot3d([u*cos(Pi/4+v)*sqrt(2),u*sin(Pi/4+v)*sqrt(2),(2*v-Pi/2)*2/Pi],u=-1/(sin(Pi/4+v)*sqrt(2))..1/(sin(Pi/4+v)*sqrt(2)), v=0..Pi/2,lightmodel=light2,grid=[20,20]) |
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| Toute courbe plane est la projection de l'intersection
d'un hélicoïde droit avec une surface de révolution
;
plus précisément, la courbe d'équation polaire dans xOy : Ci-contre par exemple, la cardioïde |
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Voir aussi à quadratrice
de Dinostrate.
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C'est Léonard de Vinci qui eut l'idée de l'escalier à double hélice, réalisé au château de Chambord : c'est alors un hélicoïde complet ; on le retrouve aussi dans la statue de la liberté. |
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Vis sans fin |
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Les pâtes torsadées appelées "torsettes", "torti" ou "fusilli" en italien sont de superbes hélicoïdes. L'exemple de droite (Barilla) est formé de 3 demi-hélicoïdes |
Sculpture de Paul Bloch |
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© Robert FERRÉOL 2010