Для решения данной задачи сначала найдем радиус сечения, которое образуется при пересечении плоскости и шара. Радиус шара ( R ) равен половине диаметра шара, то есть ( R = \frac{16}{2} = 8 ) см.
Поскольку плоскость сечения проходит через конец диаметра шара под углом ( 60^\circ ) к диаметру, это значит, что плоскость образует с радиусом шара угол ( 60^\circ ).
Мы можем использовать теорему косинусов для определения расстояния от центра шара до плоскости (обозначим это расстояние как ( d )). По теореме косинусов:
[ d = R \cos(60^\circ) = 8 \cdot \cos(60^\circ) = 8 \cdot \frac{1}{2} = 4 \text{ см} ]
Теперь, когда мы знаем расстояние от центра шара до плоскости, можем определить радиус сечения ( r ). Из прямоугольного треугольника, образованного радиусом шара, расстоянием от центра шара до плоскости и радиусом сечения, по теореме Пифагора:
[ r^2 = R^2 - d^2 = 8^2 - 4^2 = 64 - 16 = 48 ]
Отсюда ( r = \sqrt{48} = 4\sqrt{3} ) см.
Площадь круга с радиусом ( r ) рассчитывается по формуле:
[ S = \pi r^2 = \pi (4\sqrt{3})^2 = 48\pi ] см².
Таким образом, площадь сечения шара плоскостью составляет ( 48\pi ) квадратных сантиметров.