阿基米德螺旋、渐开线螺旋、风螺旋是等距螺旋的典型特例,它们的计算公式可以统一用等距螺旋公式来表示。

等距螺旋的理论基础是圆周运动与直线运动的叠加,它的形态与运动的方向、速度的大小有密切的关系。

假定圆周运动的速度为v,直线运动的速度为w,二者构成的等距螺旋的极坐标公式有下面三个:

图1 等距螺旋的基础公式

详见:史上最详细的等距螺旋公式的推导步骤

图2 等距螺旋角度关系图

若公式二的螺旋是顺时针外扩的,则公式三表示的是逆时针外扩的螺旋。

(先来热个身,插一段题外话)

等距螺旋公式与圆周公式的关系

当直线运动的速度w=0时,将得到ρ=r和α=θ,这刚好是圆的极坐标公式。也就是说,在没有外部因素的干扰下,可以将圆看成为圆周运动的轨迹。

这里还体现了等距螺旋公式的一个特点,那就是,等距螺旋公式中角度的起点是从直线与圆周相交的那点开始计算的。而以往的螺旋公式通常是从圆心点(阿基米德螺旋)、或近地点开始(渐开线)开始计算角度。

等距螺旋公式与阿基米德螺旋公式的关系

根据等距螺旋中直线与圆的位置关系,阿基米德螺旋的直线运动是穿过圆心的,因此,DA角的值为零。

代入等距螺旋公式可得:

ρ = r*((w/v)*θ+1) 或表示为ρ = (r*w/v)(θ + v/w)

α=θ

常见的阿基米德螺旋公式为ρ = a θ + b或者ρ = a θ。

对比等距螺旋生成的公式可以发现,常用的阿基米德螺旋公式中忽略了太多的参数细节,直接导致了对阿基米德螺旋中速度认知的偏差。

具体来看,等距螺旋θ值为零时,ρ = r,代表的是圆周上的一点。若用ρ = a θ来计算螺旋,θ值为零时,代表的是圆心点。两个θ之间相差v/w弧度单位。

图3 风螺旋等距外扩的示例(与本文内容无关)

常用公式中的系数a,在等距螺旋中代表了r*w/v,即半径乘以直线运动的速度除以圆周运动的速度。半径的大小隐藏在了系数a中,绝大多数情况下,阿基米德螺旋中都没有提及到特定的半径。

若指定了较大的半径,对于相同的系数a,相当于圆周运动速度v增加,而直线运动速度w减小,其计算结果是相同的。因此,在阿基米德螺旋中并不关心半径倒底有多大,但半径一定是不为零的。

根据等距螺旋公式可以看到,直线运动与圆周运动的速度并不单独出现在公式中,而是以速度比的方式出现。也就是说,对于指定的半径,不同的阿基米德螺旋之间的区别实际上是速度比不同而已。

图4 风螺旋等距外扩示例(与本文内容无关)

举个例子,如果旋转的速度增大一倍,则旋转周期T将缩小一倍,此时,若直线运动的速度也增大一倍,那么在一个旋转周期结束时,圆周会回到原来的位置上,而直线上运动了相同的距离,得到的是将同样的螺旋线轨迹。

等速螺旋的定义中将速度限定为匀速,忽视了速度比的存在。因而等速螺旋无法解释,在速度同时倍增时,螺旋保持不变这一情况。

等速度比才是等距螺旋更深层的特质。

微信扫一扫
关注该公众号

 

转载于:https://www.cnblogs.com/windspiral/p/9427096.html

阿基米德螺旋公式的再认识相关推荐

  1. HFSS仿真-如何画阿基米德螺旋平面线

    HFSS仿真-如何画阿基米德螺旋平面天线 1.公式 2.打开HFSS,开始画图:点击Draw,再点击Equation Based Curve 3.弹出如下图所示框后输入下下图内容,注意一一对应,Sta ...

  2. lisp 阿基米德螺旋_用CAD如何画阿基米德螺旋线

    直接画是很难的.你可以先用"电子表格"按阿基米德螺线公式计算出一列成对的X.Y的值.并做成"X,Y"的形式,然后复制这一列值,在CAD里画样条时粘贴上去就成了, ...

  3. lisp 阿基米德螺旋_用CAD如何画阿基米德螺线

    1.可以先用"电子表格"按阿基米德螺线公式计算出一列成对的X.Y的值.并做成"X,Y"的形式,然后复制这一列值,在CAD里画样条时粘贴上去就成了,"电 ...

  4. 蔡高厅老师 - 高等数学阅读笔记 - 16 定积分的应用(旋转积、平面曲线的弧长、阿基米德螺旋、旋转体的侧面积、定积分物理应用-变力做功) -(71、72、73)

    对Y来说一样 73 定积分几何上应用: 求旋转曲面的面积: 求面积元素 对曲线上点,做弧的切线,做弧端的弧微分,然后,让弧微分绕着X轴旋转, 详细如下: 这样可以推到出来,面积元素:(为柱面的侧面积 ...

  5. 阿基米德螺旋线如何等距取点?

    注,程序中的a,b并不对应公式,有空再改~ 极坐标下: 如果想要等距取点我们首先想到螺旋线的长度公式,求出长度与的关系即可等距取点. 计算过程可见知乎<ρ=a+bθ阿基米德螺线弧长怎么计算?&g ...

  6. JavaScript 数学曲线—阿基米德螺线

    引子 最近在研究曲线运动的时候,尝试了用 AI 导出的 SVG 路径之后,发现有些还是回归到数学中更合适一些.搜集了一些资料,尝试后总结一下. Origin My GitHub 简介 阿基米德螺旋是以 ...

  7. 【Unity】绘制阿基米德螺旋线

    阿基米德螺线定义: 阿基米德螺旋线公式: 极坐标方程为: r = a + bθ 平面笛卡尔坐标方程式为: x = (a + bθ)cos(θ), y = (a + bθ)sin(θ) a: 当θ=0° ...

  8. Matlab:绘制阿基米德螺旋线结构

    本文基于阿基米德螺旋线的基本理论,用Matlab实现阿基米德螺旋线的绘制仿真. Project Code 基本概念:旋向,起始半径r0,螺距P 极坐标图下: % 作者:ZQJ % 日期:2021.1. ...

  9. hfss螺旋平面_HFSS——平面正弦加载阿基米德螺旋线模型设计

    这学期开始进入HFSS的学习,这是软件应该是电磁相关专业必须掌握的软件之一.前几天图老师发布第一个模型设计任务,是关于平面正弦加载阿基米德螺旋线,拿到具体要求后,就去网上找资料,发现有关HFSS的资料 ...

最新文章

  1. 【mybatis】mybatis中 返回map集合
  2. 从实例学习多态(Polymorphism [pɔli'mɔ:fizm])
  3. 使用packetbeat 采集mysql数据
  4. Mesos在传统金融企业的实践——平安科技陈秋浩实录分享
  5. C++matrix chain multiplication矩阵链乘法算法的实现(附完整源码)
  6. 在Forms验证模式下,实现多个站点(SubDomain相同)共享同一用户登录状态
  7. 2012-01-09_1
  8. python读压缩文件内容_使用Python读写及压缩和解压缩文件的示例
  9. C#笔记11多播委托、事件、设计模式(观察者模式)
  10. android 连接魅族手机,关于魅族手机adb连接不上的问题
  11. 如何解决 CAD 启动非常慢的问题
  12. 2018.3.4 st
  13. 补偿丰厚员工抢着被裁员?滴滴:不予回应
  14. php 文字 url编码,如何实现php中文转url编码
  15. errno、stderr、perror函数和strerror函数
  16. 微信支付获取prepay_id以及回调地址
  17. 怎样检测计算机硬件是否正常,怎么检查电脑硬件是否有問題
  18. 视频特效滤镜 via Media Foundation Transform (MFT)
  19. 信号频谱、幅度、功率谱和能量谱
  20. MODBUS-寄存器与功能码学习

热门文章

  1. Java中国个人税计算方法
  2. WindowsPhone-GameBoy模拟器开发系列
  3. 物联网最常见的5个核心关键技术与2种技术难点
  4. 屠宰场订货系统MySQL_物流配送管理系统(ssm,mysql)
  5. session理解
  6. SWOOSH数据下载
  7. showmore网页录屏操作指南
  8. ISIC Archive数据集下载
  9. 生信识图 之 点图进阶-1
  10. P1010 幂次方 (递归+分治)