Русская Википедия:Ундулоид

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Файл:Unduloid.svg
Ундулоид.

Ундулоид — пример поверхности с постоянной средней кривизной. Является поверхностью вращения траектории фокуса эллипса при катании его по прямой.

История

В 1841 году Шарль Делоне доказал, что единственными поверхностями с постоянной средней кривизной были поверхности, полученные катанием коник. Это плоскость, цилиндр, сфера, катеноид, ундулоид и нодоид.[1]

Параметризация

Пусть <math>\operatorname{sn}(u,k)</math> обозначает нормальную функцию синуса Якоби, а <math>\operatorname{dn}(u,k)</math> — нормальная эллиптическая функция Якоби. Далее, пусть <math>\operatorname{F}(z,k)</math> представляют собой нормальный эллиптический интеграл первого рода и <math>\operatorname{E}(z,k)</math> представляют собой нормальный эллиптический интеграл второго рода. Пусть a — длина большой оси эллипса, а eэксцентриситет эллипса. Пусть k будет фиксированным значением от 0 до 1, называемым модулем.

Тогда эллиптическая цепная линия описывается параметрическими уравнениями

<math>x(u) = -a\cdot(1-e)\cdot( \operatorname{F}(\operatorname{sn}(u,k),k) + \operatorname{F}(1,k)) - a\cdot(1+e)\cdot( \operatorname{E}( \operatorname{sn}(u,k),k) + \operatorname{E}(1,k)) \, </math>
<math>y(u) = a\cdot(1+e)\cdot\operatorname{dn}(u,k) \, </math>

А значит её поверхность вращения может быть параметризована следующим образом:

<math>(x(u), y(u)\cdot \cos v, y(u)\cdot \sin v)</math>

Возникновение в материаловедении

Есть несколько примеров появления ундулоидов в природе.

Впервый такой прмер задокументирован в 1970 году. При прохождении сильного электрического тока через тонкую (0,16–1,0 мм) горизонтально установленную жестко вытянутую (не закаленную) серебряную проволоку приводит к образованию ундулоидов по ее длине. Позже было обнаружено, что это же явление наблюдается и на молибденовой проволоке.[2]

Ундулоиды также были обнаружены в феррожидкостях. Пропуская ток в осевом направлении через цилиндр, покрытый пленкой вязкой магнитной жидкости, магнитные диполи жидкости взаимодействуют с магнитным полем тока, создавая узор капель по длине цилиндра.

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

  1. C. Delaunay, Sur la surface de révolution dont la courbure moyenne est constante, J. Math. Pures Appl., 6 (1841), 309–320.
  2. Шаблон:YouTube