Эпитрохоида (от греч. на и колесо) — плоская кривая,
образуемая точкой, жёстко связанной с окружностью, катящейся по
другой окружности.
Описывается параметрическими уравнениями
x = (R + mR)cos(mt)
− hcos(t + mt)
y = (R + mR)sin(mt)
− hsin(t + mt)
R - радиус неподвижной
окружности; r - радиус катящейся
окружности; h - расстояние от центра
катящейся окружности до точки; m = r/R
Если h = r,
эпитрохоида образует эпициклоиду. Также при
h > r, получаемую
фигуру называют удлинённой эпициклоидой, а при
h < r —
укороченной эпициклоидой. Собственные имена получили ещё два варианта эпитрохоиды:r = R (m
= 1) — улитка Паскаля;
h = R + r
— Роза. На рисунках ниже
зелёным цветом изображена
неподвижная окружность радиуса R=1, а
тёмно-синим - кривая, очерчиваемая
движущейся точкой.
Улитка Паскаля ― плоская алгебраическая кривая 4-го порядка; конхоида окружности относительно точки на окружности, частный случай
Декартова овала, она также является эпитрохоидой. Названа по имени Этьена
Паскаля (отца Блеза Паскаля), впервые рассмотревшего её.
Уравнение в прямоугольных координатах: (x2+y2-ay)2 = l2(x2+y2)
в полярных координатах: r = l - a·sin(φ)
Начало координат - узловая при a > l. - точка возврата при a = l (в этом случае
Улитка Паскаля называется кардиоидой). - двойная точка, изолированная при a <
l
Эпициклоида (от греческих слов на и окружность) — плоская кривая,
образуемая точкой окружности, катящейся по другой окружности. Эпициклоида -
частный случай Эпитрохоиды, т.к. точка лежит в точности на окружности радиуса r,
а не на расстоянии h от её центра, как в случаеЭпитрохоиды.
Описывается параметрическими уравнениями
x = (R + mR)cos(mt) - mcos(t + mt)
y = (R + mR)sin(mt) - msin(t + mt)
где m=r/R; R — радиус неподвижной окружности;
r — радиус катящейся окружности.
Модуль величины m определяет форму эпициклоиды. На рисунках показаны
эпициклоиды при m = 1/10, m = 1/3 и m = 2/3. При m = 1 эпициклоида образует
кардиоиду. Кардиоида (от греч. сердце и вид) — плоская линия, которая
описывается фиксированной точкой окружности, катящейся по неподвижной окружности
с таким же радиусом. Получила своё название из за схожести своих очертаний со
стилизованным изображением сердца.На рисунках ниже
зелёным цветом изображена
неподвижная окружность радиуса R=1, а
тёмно-синим - кривая, очерчиваемая
движущейся точкой.
Гипоциклоида (от греческих слов под и окружность) — плоская кривая,
образуемая точкой окружности, катящейся внутри другой окружности без скольжения.
Описывается параметрическими уравнениями:
где m=r/R; R — радиус неподвижной окружности;
r — радиус катящейся окружности. Модуль величины определяет форму
гипоциклоиды. При m=1/4 является астроидой. На рисунках ниже
зелёным цветом изображена
неподвижная окружность радиуса R=1, а
тёмно-синим - кривая, очерчиваемая
движущейся точкой.
Представляет собой траекторию точки, жестко связанной с окружностью радиуса r,
катящейся без скольжения по прямой (в приведённом примере такой прямой является
горизонтальная ось координат). Расстояние точки от центра окружности — h.
Также описывает, например, движение заряда q в случае одновременного наличия
однородных и постоянных электрического (E) и магнитного (B) полей,
перпендикулярных друг другу и первоначальному направлению движения заряда. В
этом случае траекторию движения частицы можно представить как сумму двух
движений: в направлении, перпендикулярном скрещенным полям, заряд движется с
постоянной дрейфовой скоростью, а в плоскости, перпендикулярной магнитному полю,
он движется по окружности с циклотронной частотой. Также известно, что например,
период колебаний материальной точки, скользящей по перевёрнутой циклоиде не
зависит от амплитуды, этот факт используется в точных механических часах. Детали
машин, которые совершают одновременно вращательное и поступательное движение,
описывают циклоидальные кривые (циклоида, эпициклоида, гипоциклоида, трохоида,
астроида).
Если h = r, то трохоида переходит в циклоиду. При h >
r трохоиду называют удлинённой циклоидой, а при h < r — укороченной
циклоидой.