Pokrętła kolędnika

Data ostatniej modyfikacji:
2011-01-21
Autor: 
Krzysztof Omiljanowski
pracownik IM UWr
Poziom edukacyjny: 
szkoła podstawowa
gimnazjum
szkoła średnia z maturą
szkoła profilowana zawodowa
Dział matematyki: 
matematyka rozrywkowa
astronomia

 

Rysunek utworzono za pomocą programu C.a.R.

 

Jak kolędnik buduje gwiazdę? Jest na to bardzo wiele sposobów.
Poniżej udostępniamy 'maszynkę' do robienia pewnych szczególnych gwiazd.
Pobaw się i zobacz, jak dziwne kształty można dzięki niej otrzymać.

 

Rysunek utworzono za pomocą programu C.a.R.
Można przesuwać suwaki i 'wypełnione' punkty.

 

 


 

Poniżej wytłumaczymy, jak działa ta 'maszynka', jaka jest rola parametrów: k, R, r, n.
Znaczenie parametru a omówimy na samym końcu, dlatego przyjmiemy teraz, że a = 0o (i zablokujemy możliwość zmiany tego parametru).

Przesuwając kolorowe suwaki, zobaczysz pomocnicze figury służące do modelowania gwiazd.
Najważniejsza jest jednak rola parametru t.

Zaczniemy od małych wartości k, np. k = 2.
Gdy t się zmienia od 0o do 360o, to punkt Z jeden raz obiega S. Zobacz, że kąt KZx = n · t.

Sprawdź, że tak samo jest dla punktów z primami.

 

Rysunek utworzono za pomocą programu C.a.R.
Można przesuwać suwaki i 'wypełnione' punkty.

 

Zobacz, że gdy n jest ujemne, to również kąt KZx = n · t i punkt K obiega Z w przeciwną stronę.
Sprawdź, że tak samo jest dla punktów z primami.

 

Rysunek utworzono za pomocą programu C.a.R.
Można przesuwać suwaki i 'wypełnione' punkty.

 

Zatem można powiedzieć, że

punkt K obiega n razy punkt Z
i
punkt K' obiega n razy punkt Z',
gdy Z i Z' jeden raz obiegają S i S'.
A jednak nie poruszają się jednakowo. Dlaczego?

W wersji 'sprzężonej' układ odniesienia jest sprzężony z punktem Z, razem z nim się kręci.
W wersji 'niezależnej' obrót Z nie wymusza obrotu układu.
W wersji 'sprzężonej' silnik kręcący ramieniem ZK jest sztywno zamontowany na półprostej SZ.
W wersji 'niezależnej' ten silnik jest osadzony w łożysku (w punkcie Z').
Obejrzyj jeszcze raz powyższe rysunki, gdy n = 0, gdy n = 1, gdy n = -1.

 


 

Dlaczego dla dużych wartości k dostajemy 'kanciaste' kształty?
Bo choć pisak zamontowany w K porusza się po łukach, to rysuje odcinki zamiast łuków, tzn. łączy odcinkami punkty wyznaczone przez (całkowite) wielokrotności k.
I to właściwie jest już cała teoria 'maszynki' do produkcji gwiazd.

 

Rysunek utworzono za pomocą programu C.a.R.
Można przesuwać suwaki i 'wypełnione' punkty.

 

A jak jest rola parametru a?

To on jest odpowiedzialny za ruch gwiazd na pierwszym rysunku w tym tekście.

W wersji 'sprzężonej' parametr a odpowiada za punkt startu. Inaczej patrząc, gdy a zmienia się od 0o do 360o, to cała poprzednio narysowana gwiazda kręci się wokół punktu S.

A jak to jest w wersji 'niezależnej', gdy ze zmianą a, zmienia się (nieco) kształt gwiazdy?
Pozostawimy to tu bez odpowiedzi.

 

Rysunek utworzono za pomocą programu C.a.R.
Można przesuwać suwaki i 'wypełnione' punkty.

 

 


 

ZADANIE.     Dla jakiej wartości n nazwy punktów S, Z, K mają szczególne znaczenie? Jakie?

Podpowiedź:    dla n = 13 (w przybliżeniu).

 


 

Powrót na górę strony