用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线

 时间:2024-10-16 11:18:10

当一个圆在另一个圆上均匀的滚动,前者上面的某个点的轨迹,是一个非常精美的图形;这是天体运动的一种简化模型,假设所有的天体的运行轨道都是圆形。 即使是简化模型,当要处理若干天体的运动轨迹也是很复杂的。 比如,月球——地球——太阳——银河系中心,这是一个四级绕转系统,假设日地月的绕转轨道都是圆形,那么,以银河系中心为原点,月球的运动轨迹是个什么图形呢?是不是很复杂? 这里不考虑复杂的问题,只研究一个圆在另一个圆内部滚动的情形,工具是Mathematica。

用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线

2、 动画模拟: 把“被追踪点”定为蓝色、大小为0.1,它的轨迹为红色、粗细度0.02。 代码如图: 注意各项参数的设置,尤其是动画控制参数。(下面的图片被后期处理的时候压扁了,所以看着圆形是个椭圆形。)

用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线

内摆线

1、 圆A在另一个圆B的内部滚动,“被追踪点”在圆A上,其轨迹就是“内摆线”。 内摆线的参数方程是{x=(R-r)cos(t/R)+Rcos((R-r)t/(Rr)),y=(R-r)sin(t/R)-rsin((R-r)t/(Rr))}; 小圆圆心在时间t的位置是((R - r) cos (t/R),(R - r) sin (t/R)); 被追踪点在时间t的位置是((R - r) cos (t/R) + Rcos ((R - r)/Rr t),(R - r) sin (t/R) + Rsin ((R - r)/Rr t))。

用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线

2、 一些预处理和自定义函数: Clear[R, r, t, 蟠校盯昂d](*虽然参数t没有专门定义过,但Mathematica在运行的时候,已经给t赋值了,所以必须清理*); lctr[t_, r_] := (R - r) {Cos[t/R], Sin[t/R]}(*小圆圆心在时间t的位置*); pt[t_, r_, d_] := lctr[t, r] +RotationMatrix[2 Pi - t/r].{d r Cos[t/R], d r Sin[t/R]}(*被追踪点在时间t的位置*); 先运行这些预处理和自定义,再运行图中的代码。代码先把R赋值为3,再通过改变r和d的值,画出不同的曲线。

用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线

3、 截取几幅图看看。

用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线用Mathematica演示圆的各种摆线——内摆线
  • 对三阶系统,为使系统能稳定工作,开环增益应适量去大还是取小
  • 高数中求渐近线的方法
  • 物体的质心坐标公式及求物体质心的典型例题
  • arcsinx的图像是什么
  • MATLAB怎么求函数的级数
  • 热门搜索
    宫外孕怎么办 菠菜饺子馅做法大全 霉菌性阴炎反复怎么办 魔方怎么还原 稷怎么读 饭团怎么做 手机充电慢了怎么解决 口腔溃疡怎么办 竹石作者名字怎么读 sd卡受损怎么修复