Krzywa Lissajous
Krzywa Lissajous, wym. [lisaʒu], figury Lissajous bądź Bowditcha – krzywa parametryczna wykreślona przez punkt materialny wykonujący drgania harmoniczne w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach[1].
Dana jest wzorem:
Nazwy pochodzą od nazwisk Nathaniela Bowditcha, który opisał rodzinę tych krzywych w 1799, oraz Jules’a Antoine’a Lissajous, który badał je używając do tego drgających kamertonów z umocowanymi do nich zwierciadełkami.
Rodzaje
Kształt krzywych jest szczególnie uzależniony od współczynnika Dla współczynnika równego 1, krzywa jest elipsą, ze specjalnymi przypadkami okrąg:
oraz odcinek:
Inne wartości współczynnika dają bardziej złożone krzywe, które są zamknięte, tylko gdy jest liczbą wymierną.
Występowanie
Jedną z metod uzyskiwania krzywych Lissajous jest podanie na wejścia oscyloskopu, pracującego w trybie dwóch sygnałów sinusoidalnych o częstotliwościach pozostających w stosunku Ciekawy efekt uzyskuje się również, gdy stosunek tych częstotliwości jest minimalnie różny od ilorazu dwóch niskich liczb naturalnych: dzięki płynnej zmianie fazy (parametru ) uzyskuje się iluzję trójwymiarowego obrotu krzywej. W najprostszym przypadku, gdy uzyskuje się efekt „obracającej się monety”.
Inną metodą jest wykorzystanie wahadła o specjalnej konstrukcji. Wahadło takie posiada dwie różne efektywne długości (w prostopadłych do siebie płaszczyznach), więc generuje drgania złożone[2][3].
Krzywe Lissajous są także czasem wykorzystywane w projektach graficznych jako element logo (np. w Australian Broadcasting Corporation).
Przykłady
Poniżej zamieszczono przykłady krzywych[4] Lissajous o parametrach – nieparzyste, – parzyste,
Zobacz też
Przypisy
- ↑ Lissajous figury, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2021-07-29] .
- ↑ Marek Ples. Krzywe Lissajous – piękno drgań. „Młody Technik”. 6 (2015), s. 76–77. Warszawa: Wydawnictwo AVT.
- ↑ Jan Gaj: Laboratorium Fizyczne w domu. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1985.
- ↑ Л.Г. Лойцянский, А.И. Лурье, Курс теореитической механики, Гос. Издат. Технико-теоретической литературы, Москва 1954
Bibliografia
- Josep Sales, Francesc Banyuls: Niebezpieczne krzywe. Elipsy, hiperbole i inne geometryczne cuda. Przełożyła Hanna Jezierska. Barcelona: RBA, 2012, s. 109–112, seria: Świar jest matematyczny. ISBN 978-84-473-7545-5.
Linki zewnętrzne
- Eric W. Weisstein , Lissajous Curve, [w:] MathWorld [online], Wolfram Research [dostęp 2020-12-12] (ang.).
Media użyte na tej stronie
Autor: Alessio Damato, Licencja: CC-BY-SA-3.0
A Lissajous curve, that can be expressed in parametric form as:
with , and . I created it with the following GNUplot code:
set samples 5000 set terminal svg set output "Lissajous_curve_3by4.svg" # plotting within a square set size square # remove most of information from the picture set noxtic set noytic set key off # plot set parametric a=3 b=4 delta=pi/2 plot [0:2*pi] sin(a*t + delta),sin(b*t) with lines linewidth 2and then I post-processed with Inkscape
Autor: Alessio Damato, Licencja: CC-BY-SA-3.0
A Lissajous curve, that can be expressed in parametric form as:
Autor: Alessio Damato, Licencja: CC-BY-SA-3.0
A Lissajous curve, that can be expressed in parametric form as:
with , and . I created it with the following GNUplot code:
set samples 5000 set terminal svg set output "Lissajous_curve_9by8.svg" # plotting within a square set size square # remove most of information from the picture set noxtic set noytic set key off # plot set parametric a=9 b=8 delta=pi/2 plot [0:2*pi] sin(a*t + delta),sin(b*t) with lines linewidth 2and then I post-processed with Inkscape
Autor: Alessio Damato, Licencja: CC-BY-SA-3.0
A Lissajous curve, that can be expressed in parametric form as:
with , and . I created it with the following GNUplot code:
set samples 5000 set terminal svg set output "Lissajous_curve_1by2.svg" # plotting within a square set size square # remove most of information from the picture set noxtic set noytic set key off unset border # plot set parametric a=1 b=2 delta=pi/2 plot [0:2*pi] sin(a*t + delta),sin(b*t) with lines linewidth 2and then I post-processed with Inkscape
Zestaw z kamertonami i zwierciadełkami do obserwowania krzywych Lissajous:
- A - lampa
- R, S - kamertony
- B, C - zwierciadełka
- D - promień światła rzutowany na ekran
Autor: Alessio Damato, Licencja: CC-BY-SA-3.0
A Lissajous curve, that can be expressed in parametric form as:
with , and . I created it with the following GNUplot code:
set samples 5000 set terminal svg set output "Lissajous_curve_5by4.svg" # plotting within a square set size square # remove most of information from the picture set noxtic set noytic set key off # plot set parametric a=5 b=4 delta=pi/2 plot [0:2*pi] sin(a*t + delta),sin(b*t) with lines linewidth 2and then I post-processed with Inkscape
Autor: Alessio Damato, Licencja: CC-BY-SA-3.0
A Lissajous curve, that can be expressed in parametric form as:
with , and . I created it with the following GNUplot code:
set samples 5000 set terminal svg set output "Lissajous_curve_5by6.svg" # plotting within a square set size square # remove most of information from the picture set noxtic set noytic set key off # plot set parametric a=5 b=6 delta=pi/2 plot [0:2*pi] sin(a*t + delta),sin(b*t) with lines linewidth 2and then I post-processed with Inkscape