Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.
Nástěnka
❗22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
❗04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
❗23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.
Nejste přihlášen(a). Přihlásit
Stránky: 1 2
Dobrý den,
mohl bych zde poprosit zkušené matematiky o malou pomoc s výpočtem průniku:
1) dvou válců (osově souběžné)
2) válce a roviny
Rád bych si naprogramoval aplikaci, která by mi po zadání vstupních parametrů vysypala body (X,Y,Z) společného průniku. K průniku dvou válců jsem našel příspěvek zde: http://forum.matweb.cz/viewtopic.php?id=18972 ale moc nerozumím proměnné "t". Má být podmnožinou nějakých bodů, ale nevím min a max. Pokud by mi byl někdo tak laskavý a popsal krok po kroku jak postupovat abych se dobral k výsledu, byl bych moc vděčný.
Pro jistotu přikládám nákres.
Děkuji za rady!

Offline
↑ unknow005:
Zdarvím.
Ta proměnná
probíhající uvedený interval je parametr z rovnic té křívky.
Křivka
v prostouru je spojitým obrazem nějakého čííselného intervalu
, což se dá vyjádřit parametrickými rovnicemi
,
kde
jsou souřadnice bodu křivky odpovídající hodnotě patanetru
,
jsou spojité funkce.
Příklady:
(1)
jsou parametrické rovnice přímky procházející bodem
ve směru vektoru
,
(2)
jsou parametrické rovnice kružnice ležící v rovině
a mající střed v bodě
a poloměr
.
Tyto věci jsou probírány v tzv. analytické geometrii.
Offline
Dobrý den pane Rumburak,
vysvětlujete to skvěle, avšak jelikož mám pouze střední školu, tak bych se zeptal ještě poněkud hloupěji. Když vezmu Váš vzoreček pro průnik dvou válců:


![kopírovat do textarea $t\,\in\,[-\arcsin \frac{r}{R}\,, \,\,\arcsin \frac{r}{R}]$](/mathtex/35/3512a8f82a2906f871db1d89ccff19c1.gif)
Plátí výše uvedené k přiloženému obrázku z prvního příspěvku?
X,Y,Z jsou body v 3D prostoru popisující křivku
. Do programu se budou zadávat poloměry obou trubek a úhel který svírají jejich osy. Poloměry budou přibližně od 10mm do 500mm. Když budu za
dosazovat nějaká čísla, v nějakém rozsahu, tak bych se měl dopočítat bodů které když si složím, budou mi dávat výslednou křivku
? Kdybych chtěl mít například body na křivce (každý 1 mm od sebe), co mám za
dosadit?
Ještě dotaz -
bylo by možné rozepsat vzoreček pro parametr Z? Mate mě hlavně ten
.
momentálně bych to zapsal takto:
x = -R * (1 - cos(t))
y = R * sin(t)
z = -R * (1 - cos(t)) * cot(alpha) +- ( sqrt((r*r) - (?????) * t ) / sin(alpha)
Děkuji.
Offline
↑ unknow005:
Pokusím se zodpovědět Vaše dotazy.
Plátí výše uvedené k přiloženému obrázku z prvního příspěvku?
Ano, samozřejmě pokud roury "umístíme" do soustavy souřadnic tak, jak je v tom příspěvku uvedeno.
Kdybych chtěl mít například body na křivce (každý 1 mm od sebe), co mám za
dosadit?
Nabízí se možnost rozdělit interval
rovnoměrně na
dílků stejné délky
(1)
,
kdy delícími body (včetně krajních) budou
.
Číslu
pak odpovídá bod
ležící na té křivce . Vzdálenost
dvou sousedních "dělících"
bodů křivky odhadneme shora pomocí derivací funkcí
z těch parametrických rovnic
:
,
kde
.
Takže chceme-li zajistit, aby pro všecbna uvažovaná
platilo
, volíme
tak, aby platilo
, odtud a z (1) určíme vhodné přirozené číslo
.
bylo by možné rozepsat vzoreček pro parametr Z? Mate mě hlavně ten
.
.
Offline
Pro lepší vysvětlení problémku jsem nakreslil nový obrázek. Díky Rumburakovi mám teď průnik dvou trubek tj. množinu bodů XYZ.
Když bych chtěl trubku prohnat skrz rovinu, stačilo by pomocí YZ bodů nakreslit 2D plán. Jenže to nelze aplikovat na trubku z důvodu zakřivené plochy trubky! Musím každý bod nějak "přepočítat". Výsledný plán bude "šiška" kterou když vypálim do větší trubky (rychlost otáčení bude daná převodem pro průměr trubky), tak menší trubka projde skrz! Počítáme, že trubky mají nulovou tloušťku.
Nějaký nápad / rada co provést s průnikem trubek tak abych mohl vytvořit 2D pálicí plán?
Děkuji!
Offline
↑ unknow005:
Zdravím,
zkus se podívat nejdříve (myslím, že je možnost i zdarma stáhnout nějakou očesanou verzi) Sem
Podrobněji někdy příště.
Offline
↑ Honzc:
Zdravím,
ten software neznám, nevlastním ani žádný AutoCAD. Možná jsem se v minulém příspěvku špatně vyjádřil - neznám pokročilou matematickou terminologii...
Momentálně si dokážu vygenerovat průnik dvou trubek (křivku) v prostoru. Každý bod je XYZ souřadnice. Jak se provede "rozvin" 3D křivky do 2D?
Ještě bych měl dotaz - když bych chtěl křivku natáčet v jedné ose o určitý počet stupňů, jaký vzoreček použít (natáčení třeba okolo prvního bodu)?
Děkuji.
Offline
↑ unknow005:.
Ještě k tomu průniku válcové plochy s rovinou.
Válcová plocha, jejíž osou je souřadnicová osa
, má rovnici
, kde
je její poloměr.
Má-li rovina řezu rovnici
, pak jejím průnikem s touto válcovou plochou bude elipsa,
jejíž parametrické vyjádření v prostoru lze pořídit rovnicemi
.
Offline
↑ Rumburak:
Mohl bych se ještě prosím optat jak se zbavím
,
,
? Patrně se v tom nějak promítne úhel
?
Děkuji.
Offline
↑ unknow005:
Můžeme vzít speciální případ roviny, kdy její rovnice je
(rovina je rovnoběžná s osou
) .
Potom platí
(tangens) , kde
je vhodně zvolený úhel představující odchylku
roviny řezu od roviny
- jde o obdobu směrnice přímky.
Konstantou
je určen posun roviny ve xměru osy
, tedy umístění toho řezu ve "svislém" směru.
Při volbě
bude středem té elipsy počátek soustavy souřadnic..
Offline
↑ Rumburak:
Použil jsem tedy tento vzorec pro
:
Patrně jsou ale pomíchané roviny? Ty by měli být jako u průniku dvou trubek. Menší trubka ale bude nahrazena rovinou, tj. při 90° bych měl vidět jen čáru (příčný řez trubky). Uhel 45° by měl být vajíčko.
Napadlo mě prohazovat
a
ale moc si s tím jistý nejsem. Nějaká rada / tip?
Díky!
Offline
↑ unknow005:
Podívej se na obrázky
pro "zadní" část křivky a
spočítáš hodnoty y, tj. polohy hlavice nebo stolu. (upozorňuji, že R je vnitřní průměr trubky)
a pro každé natočení spočítáš y-hodnotu polohy hlavice. (Do výpočtu budeš ovšem dosazovat parametr t (úhel) takový, že nulovému matočení trubky bude odpovídat
). Tak dojedeš na konec úhlu a při otáčení nazpět budeš y-ovou hodnotu počítat z druhého vztahu.Offline
↑ Honzc:
Jj, hořák bude umístěný v ose trubky s pohybem v ose Z. (z pohledu hořáku je osa Z vertikální, Y horizontální a X hloubka) Tloušťku trubky raději vynechávám, jelikož si to sám neumím ani moc představit. Zkouším proto trubku s nekonečně malou tloušťkou (snad je to tak matematicky správně).
Průnik dvou trubek se mi již s pomocí uživatele Rumburak podařilo vypočítat. Když si nakreslím body v ose Y a Z, tak mám "horní pohled" na průnik. Tj. tak to bude vidět hořák, tak bude zakreslený plán. Jenže ještě se musí provést korekce osy X. Napadlo mě přičíst hodnotu X k hodnotě Y. Tím se průnik "natáhne" v ose Y. Vzinkne tak 2D plán, který když se vypálí, tak malá trubka "musí" projít otvorem velké trubky. Je to tak správně?
A pak je zde ještě zaříznutí malé trubky podle společného průniku. To se musí provést "rozvin" avšak nejprve se musí průnik natočit tak aby byl v ose X. Tj. když budu dělat průnik dvou trubek svírající úhel 45°, tak abych malou trubku zařízl podle průniku, musím jej natočit zpět o -45° a udělat rozvin.
Původně jsem něchtěl psát o technologiích, ale snad to tak bude snadněji pochopitelné.
Momentálně mě nejvíce zatěžuje průnik trubky a roviny. Vzoreček uživatele Rumburaka je správný, ale asi jinak natočený. Vzniká toto:
V levé části obrázku je řez trubkou pod úhlem 45°. Takový řez by ale měl vypadat jako v pravé části obrázku. Jak bych měl upravit vzoreček?
Momentálně mám: 
Děkuji.
Offline
Takový řez by ale měl vypadat jako v pravé části obrázku.
Pokud je tou lepší variantou míněn poněkud středově asymetrický tvar křivky vpravo, pak jde o omyl.
Průsečnice roviny s rotační válcovou plochou, jejíž osa není rovnoběžná s tou rovinou, je elipsa
(ve speciálním případě kružnice), což je známý fakt.
Druká věc je, ve kterém směru se na situaci díváme (resp. jak je vůči nám ta situace orientována).
Nicméně elipsa by se měla při každém směru pohledu jevit jako elipsa (případné zkreslení vlivem
perpektivy je, myslím, zanedbatelné - pokud vůbec existuje, což jsem ale nezkoumal).
Offline
↑ Rumburak:
ano, máte pravdu! měla by to být elipsa, né vajíčko jako na obrázku. Měl jsem na stole plastovou trubičku a pod úhlem 45° jsem ji přefikl - a výsledek byla elipsa (tj. stejné šišky na obou stranách).
K pohledu z prostoru. V průniku trubky s trubkou to bylo skvělé! Když bych se podíval ze stoje kolmo na zem, tak tlustá trubka by byla položená mezi mýma nohama a směřovala dál po zemi ve směru mých chodidel. A druhá trubka vedla z mojí tváře na osu tlusté trubky.
Jenže řez trubky s rovinou je nějak "zvláštní". Když bych jej přirovnal pohledu viz. výše, tak trubka ležící na zemi ve směru mých špiček s řezem pod 45° by měl vypadat jako pravý nákres na obrázku (ale elipsa). Ten levý je nějak divně pootočený.
Přidal jsem obrázek jak jsou osy - tak pohled by měl být z osy X:
Děkuji.
Offline
↑ unknow005:
Když tu rouru šikmo řízneme rovinou a díváme se na výsledek "z boku", tj. v směru kolmém k ose roury,
tak to, co uvidíme, bude záviset na tom, jak bude roura pootočena okolo své osy. Například někdy uvidíme
celou elipsu řezu, někdy jen její část (zbytek bude v zákrytu), někdy budeme řez vnímat jako úsečku,
detailních variant je nekonečně mnoho v závislosti na úhlu otočení vzhledem k nějaké konkretní poloze,
kterou můžeme nazývat základní polohou. To je triviální.
Ale nepochopil jsem, jaký problém z toho plyne.
Offline
↑ Rumburak:
Ano! To je ono - když se díváme ve směru kolmé k ose roury, tj. vektor našeho pohledu je osa X (viz. poslední obrázek) - to je u mě pohled "z plánu".
Příklad: R1 = 100, R2 = 100, úhel = 45°:
Výsledek s použitím Vašeho vzorečku pro průnik dvou trubek:
Výsledek s použitím Vašeho vzorečku pro průnik trubky s rovinou:
Problém: proč není řez trubky s rovinou toto???
(jde jen o nepřesné nákresy)
Děkuji.
Offline
↑ unknow005:
Máme křivku
, kde
,
na niž se díváme ve směru osy x "od plus nekonečna k nule". Křivka nám pak splyne s jejím kolmým průmětem
do roviny Pyz, což je (v této rovině) křivka o parametrických rovnicích
.
Odtud
,
což odpovídá rovnici elipsy s osami ve směru souřadnicových os y, z a tedy i Vašemu třetímu obrázku.
Pokud jste nějak došel k obrázku prostřednímu, v němž hlavní osa elipsy není rovnoběžná se žádnou souřadnicovou osou,
pak k tomu muselo dojít nějakou chybou ve Vašem postupu.
Offline
↑ Rumburak:
Kompletně jsme se asi navzájem popletli :) :)
O několik příspěvků výš jste psal vzoreček:
A nově:
S druhou rovnicí to již funguje jak má :) ... a dokonce jsem zjistil, že při řezu 45° není průnik elipsa ale kružnice :) ...
Ještě jednou díky!
Offline
↑ unknow005:
Ta "druhá rovnice" je speciálním případem té první pro n = 0 , tj. když rovina řezu je rovnoběžná s osou y
(aby bylo snadné zakalkulovat tam úhel sklonu té roviny, jak jste si přál).
Případ, kdy m i n jsou nenulová, odpovídá tomu obrázku s "elipsou nakřivo".
... a dokonce jsem zjistil, že při řezu 45° není průnik elipsa ale kružnice :) ...
Pouze její průmět do roviny Pyz je zde kružnice, ale vlastní křivka řezu není kružnicí. Kružnici bychom dostali
jedině řezem kolmým k ose roury.
Offline
↑ Rumburak:
Tak všechny vzorce fungují jak mají. Průniky a řezy vypadají v pořádku tak snad bude brzo příležitost provést testy na mašině.
Jen mám ještě jeden dotaz:
na obrázku je řez trubkou a nad ní úsečka s body (červené tečky). U každého bodu znám jeho vzdálenost od středu trubky. Jakým vzorečkem se dá zjistit vzdálenost mezi bodem a povrchem trubky? Poloměr trubky znám taky, dále již nic.
(Obrázek je nakreslený špatně - úsečka se dotýká trubky v ose (jakoby je na ní položená)).
Děkuji za pomoc.
Offline
↑ unknow005:
Vzdálenost bodu
od množiny
je v geometrii pojímána - intuitivně řečeno - jako nekratší cesta od bodu
k té množině.
V našem případě - bereme-li to podle obrázku, kde bodem
je některá z těch červených teček a množinou
ta kružnice -
by taková cesta vedla po přímce spojující bod
se středem
oné kružnice. Úsečka
má s kružnicí společný právě jeden
bod
a vdálenost
bodů
by byla vzdáleností bodu
od kružnice
. Toto číslo je zřejmě rozdílem vzdálenosti
a poloměru
kružnice.
Ale pokud bychom chtěli za "vzdálenost" bodu
od
považovat délku příslušné červené úsečky se "šipkami", pak by to bylo
o něco složitější: Nechť
je druhý krajní bod červené úsečky (ležící na té kružnici) . Úsečka
(délky
) je úhlopříčkou
jistého obdélníka, jehož strany jsou rovnoběžné se souřadnicovýni osami. Nechť jeho strana rovnoběžná s osou x má délku
a strana k ní kolmá má délku
(což je zároveň vzdálenost bodu
od svislé osy té kružnice). Potom podle Pythagorovy věty platí
,
odkud se snadno vyjádří
.
Offline
↑ Rumburak:
Nějak mi to nevychází, respektive výsledkem je nesmyslná křivka. Níže je nákres jak jsem jej pochopil z popisu.
Známe:
poloměr r ( |CS| )
hodnotu f (vzdálenost od osy trubky) - může být kladná i záporná, v ose trubky má hodnotu 0!
Co chceme zjistit:
hodnotu |AC|
Dle popisu jsem to rozkreslil a po aplikaci (pomohl mi s tím kamarád s VŠ) na Váš vzoreček vyšlo toto:
kdy

Je to správně? Proč je hodnota |AC| + i - ? Kterou hodnotu mám pak použít?
Díky!
Offline
Stránky: 1 2