使用软件绘制摆线的方法有多种,以下是几种常见的方法:
1. 使用几何画板
几何画板(Geoboard)是一款强大的几何绘图软件,可以用来绘制各种摆线。以下是使用几何画板绘制摆线的步骤:
作图准备
确定参数:滚动圆滚动的圈数(n)、滚动圆的半径(r)、滚动圆半径所在射线上一点到滚动圆圆心的距离(d)。
创建参数
在几何画板中,通过图表功能新建参数,输入参数值,例如:n=2, r=1, d=1, ax=0, ay=-1。
计算轨迹
利用摆线和滚动圆圆心的参数方程构造摆线和滚动圆圆心的轨迹。
绘制轨迹
使用几何画板的隐藏、追踪、变换、动画、轨迹等功能,根据需要生成各种展示图片或制作各种演示动画。
动态演示
单击滚动按钮,动态演示车轮滚动效果和内摆线生成过程。
擦除踪迹
在显示菜单中单击擦除追踪踪迹,擦除摆线踪迹。
显示内摆线
单击显示内摆线按钮,将摆线显示出来。
2. 使用GeoGebra
GeoGebra是一款免费的几何软件,可以用来绘制摆线。以下是使用GeoGebra绘制摆线的步骤:
绘制坐标轴原点A 。定义圆的半径长度为1
。
定义摆线终点E。
定义摆线轨迹控制点B。
定义弧长t。
定义B点旋转弧度α。
找到并定义轨迹点B',通过点B旋转-α弧度,得到轨迹点B'。
以C为圆心,半径为1做圆,该圆为摆线的圆。
使用locus(B,B')指令绘制摆线,B为控制点,B'为轨迹点。
选中B'点,设置轨迹跟踪。
拖动控制点B,可以粗略的绘制出摆线,但与指令绘制出的摆线精确度和美观度有差距。
3. 使用matplotlib
matplotlib是Python中常用的绘图库,可以用来绘制摆线动画。以下是使用matplotlib绘制摆线动画的步骤:
导入相关包 ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import matplotlib.animation as animation ``` ```python plt.rcParams['animation.html'] = 'html5' plt.rcParams['animation.ffmpeg_path'] = 'path_to_ffmpeg' ``` ```python fig = plt.figure() lns = [] trans = plt.axes().transAxes for i in range(len(thetas)): x, y = cloid_ArtistAnimation.gif' line, = ax.plot(o-', color='g', lw=1) circle, = ax.plot(color='b', lw=1) point, = ax.plot(,,'o') trace, = ax.plot(lw=1) theta_text = ax.text(0.02,0.85,'',transform=ax.transAxes) textTemplate = '''x = %.1f° ``` ```python ani = animation.FuncAnimation(fig, update, frames=range(len(points)), init_func=init, interval=1) ``` 4. 使用Rhino Rhino是一款专业的3D建模和CAD软件,可以用来绘制摆线。以下是使用Rhino绘制摆线的步骤: 打开新文件配置绘图参数
绘制图像
生成动画
使用"Line"或"Polyline"工具在新文件中绘制出摆线的初始拐点。
继续使用"Line"或"Polyline"工具在已有的坐标点上一点点绘制出摆线的轨迹。
如果摆线中有圆弧,可以使用Rhino的"Arc"工具将圆弧拼接到摆线上。
如果摆线中需要添加其他符号,可以使用Rhino的"Block"工具,将符号