Tautochrone_curve.gif (300 × 200 képpont, fájlméret: 102 KB, MIME-típus: image/gif, ismétlődik, 80 képkocka, 3,2 s)

Összefoglaló

Leírás

A tautochrone curve is the curve for which the time taken by an object sliding without friction in uniform gravity to its lowest point is independent of its starting point. Here, four points at different positions reach the bottom at the same time.



In the graphic, s represents arc length, t represents time, and the blue arrows represent acceleration along the trajectory. As the points reach the horizontal, the velocity becomes constant, the arc length being linear to time.
Dátum 2007. május 9.; new version 2009. augusztus
Forrás A feltöltő saját munkája
Szerző

Claudio Rocchini

rewritten by Geek3
GIF kód
InfoField
 
Ez GIF számítógépes grafika Matplotlib segítségével készült
Forráskód
InfoField

Python code

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf8 -*-

'''
animation of balls on a tautochrone curve
'''

import os
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches
from matplotlib import animation
from math import *

# settings
fname = 'Tautochrone curve'
width, height = 300, 200
nframes = 80
fps=25

balls = [
{'a':1.0, 'color':'#0000c0'},
{'a':0.8, 'color':'#c00000'},
{'a':0.6, 'color':'#00c000'},
{'a':0.4, 'color':'#c0c000'}]

def curve(phi):
    x = phi + sin(phi)
    y = 1.0 - cos(phi)
    return np.array([x, y])

def animate(nframe, empty=False):
    t = nframe / float(nframes - 1.)
    
    # prepare a clean and image-filling canvas for each frame
    fig = plt.gcf()
    fig.clf()
    ax_canvas = plt.gca()
    ax_canvas.set_position((0, 0, 1, 1))
    ax_canvas.set_xlim(0, width)
    ax_canvas.set_ylim(0, height)
    ax_canvas.axis('off')
    
    # draw the ramp
    x0, y0 = 293, 8
    h = 182
    npoints = 200
    points = []
    for i in range(npoints):
        phi = i / (npoints - 1.0) * pi - pi
        x, y = h/2. * curve(phi) + np.array([x0, y0])
        points.append([x, y])
    
    rampline = patches.Polygon(points, closed=False, facecolor='none',
                       edgecolor='black', linewidth=1.5, capstyle='butt')
    points += [[x0-h*pi/2, y0], [x0-h*pi/2, y0+h]]
    
    ramp = patches.Polygon(points, closed=True, facecolor='#c0c0c0', edgecolor='none')
    
    # plot axes
    plotw = 0.5
    ax_plot = fig.add_axes((0.47, 0.46, plotw, plotw*2/pi*width/height))
    ax_plot.set_xlim(0, 1)
    ax_plot.set_ylim(0, 1)
    for b in balls:
        time_array = np.linspace(0, 1, 201)
        phi_pendulum_array = (1 - b['a'] * np.cos(time_array*pi/2))
        ax_plot.plot(time_array, phi_pendulum_array, '-', color=b['color'], lw=.8)
    ax_plot.set_xticks([])
    ax_plot.set_yticks([])
    ax_plot.set_xlabel('t')
    ax_plot.set_ylabel('s')
    
    ax_canvas.add_patch(ramp)
    ax_canvas.add_patch(rampline)
    
    for b in balls:
        # draw the balls
        phi_pendulum = b['a'] * -cos(t * pi/2)
        phi_wheel = 2 * asin(phi_pendulum)
        phi_wheel = -abs(phi_wheel)
        x, y = h/2. * curve(phi_wheel) + np.array([x0, y0])
        ax_canvas.add_patch(patches.Circle((x, y), radius=6., zorder=3,
                            facecolor=b['color'], edgecolor='black'))
        ax_plot.plot([t], [1 + phi_pendulum], '.', ms=6., mec='none', mfc='black')
        
        v = h/2. * np.array([1 + cos(phi_wheel), sin(phi_wheel)])
        vnorm = v / hypot(v[0], v[1])
        # in the harmonic motion, acceleration is proportional to -position
        acc_along_line = 38. * -phi_pendulum * vnorm
        ax_canvas.arrow(x, y, acc_along_line[0], acc_along_line[1],
                 head_width=6, head_length=6, fc='#1b00ff', ec='#1b00ff')

fig = plt.figure(figsize=(width/100., height/100.))
print 'saving', fname + '.gif'
#anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=nframes)
#anim.save(fname + '.gif', writer='imagemagick', fps=fps)

frames = []
for nframe in range(nframes):
    frame = fname + '_{:02}.png'.format(nframe)
    animation.FuncAnimation(fig, lambda n: animate(nframe), frames=1).save(
        frame, writer='imagemagick')
    frames.append(frame)

# assemble animation using imagemagick, this avoids dithering and huge filesize
os.system('convert -delay {} +dither +remap -layers Optimize {} "{}"'.format(
    100//fps, ' '.join(['"' + f + '"' for f in frames]), fname + '.gif'))
for frame in frames:
    if os.path.exists(frame):
        os.remove(frame)

Licenc

Én, e mű szerzője a művemet az alábbi licencek alatt teszem közzé:
GNU head Ez a fájl szabadon másolható, terjeszthető és/vagy módosítható a GNU Szabad Dokumentációs Licenc feltételei alapján, az 1.2 vagy későbbi, a Free Software Foundation által publikált Nem Változtatható szakaszok, Címlapszövegek és Hátlapszövegek nélküli változat szerint. E licenc egy példánya a GNU Szabad Dokumentációs Licenc című fejezetben olvasható.
w:hu:Creative Commons
Nevezd meg! Így add tovább!
Ez a fájl a Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 Unported licenc alapján használható fel.
A következőket teheted a művel:
  • megoszthatod – szabadon másolhatod, terjesztheted, bemutathatod és előadhatod a művet
  • feldolgozhatod – származékos műveket hozhatsz létre
Az alábbi feltételekkel:
  • Nevezd meg! – A szerzőt megfelelően fel kell tüntetned, hivatkozást kell létrehoznod a licencre és jelezned kell, ha a művön változtatást hajtottál végre. Ezt bármilyen észszerű módon megteheted, kivéve oly módon, ami azt sugallná hogy a jogosult támogat téged vagy a felhasználásod körülményeit.
  • Így add tovább! – Ha megváltoztatod, átalakítod, feldolgozod ezt a művet, a közreműködésedet csak az eredetivel megegyező vagy hasonló licenc alatt terjesztheted.
Ez a licenc a GFDL licenccsere során került a fájlra.
w:hu:Creative Commons
Nevezd meg!
Ez a fájl a Creative Commons Nevezd meg! 2.5 Általános licenc alapján használható fel.
A következőket teheted a művel:
  • megoszthatod – szabadon másolhatod, terjesztheted, bemutathatod és előadhatod a művet
  • feldolgozhatod – származékos műveket hozhatsz létre
Az alábbi feltételekkel:
  • Nevezd meg! – A szerzőt megfelelően fel kell tüntetned, hivatkozást kell létrehoznod a licencre és jelezned kell, ha a művön változtatást hajtottál végre. Ezt bármilyen észszerű módon megteheted, kivéve oly módon, ami azt sugallná hogy a jogosult támogat téged vagy a felhasználásod körülményeit.
A mű a fenti licencek bármelyike szerint felhasználható.

Képaláírások

Adj meg egy egysoros magyarázatot arról, hogy mit mutat be ez a fájl

A fájl által ábrázolt elemek

mű tárgya

Fájltörténet

Kattints egy időpontra, hogy a fájl akkori állapotát láthasd.

Dátum/időBélyegképFelbontásFeltöltőMegjegyzés
aktuális2009. augusztus 1., 14:15Bélyegkép a 2009. augusztus 1., 14:15-kori változatról300 × 200 (102 KB)Geek3new physically correct version
2007. május 9., 07:56Bélyegkép a 2007. május 9., 07:56-kori változatról300 × 200 (602 KB)Rocchini{{Information |Description=Tautochrone curve animation (4 points runs over a cycloid) |Source=Own work |Date=2007-05-09 |Author=Claudio Rocchini |Permission=CC-BY 2.5 }}

Az alábbi lap használja ezt a fájlt:

Globális fájlhasználat

A következő wikik használják ezt a fájlt: