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圆罐和一根绷紧的细绳
INVOLUTE

渐开线。

解开一根绳, 绳头会走出什么线?

收纳角 / 从圆罐解开的细绳
FIG. 08 / 切线与展开GEOMETRIC MODEL
x = r(cos t + t sin t) · y = r(sin t − t cos t)
01 / DIAGRAMS

那段直绳,
原本绕在罐壁上。

把细绳绕在圆罐上,固定罐子,拉着绳头沿桌面慢慢解开。绳子始终绷紧时,绳头走出的就是圆的渐开线。

INVOLUTE01 / 03

圆罐固定,细绳始终绷紧;直线绳段长度等于已经解开的圆弧长度。

SCROLL TO UNFOLD ↓
01 / OBSERVE

先绕住,再绷紧。

把细绳绕在不动的圆罐上。拉住自由端并沿桌面缓慢解开,绳子在离开圆罐的那一刻总沿着圆的切线方向。

绳子与圆相切
02 / OBSERVE

解开多少,就增加多少自由长度。

绳子不可伸长时,释放的圆弧会原样变成直线绳段。切点随着角度移动,直线段也越来越长,共同决定了自由端的位置。

自由绳段长度 ℓ = rθ
03 / OBSERVE

罐子别动,绳子别松。

绳子一旦松弛,末端就能偏离这条轨迹;圆罐如果移动,也会带着轨迹一起变。画出这里的渐开线,需要固定圆罐,让绳子始终绷紧、逐渐解开。

x = r(cos θ + θ sin θ) · y = r(sin θ − θ cos θ)
02 / YOUR TURN

慢慢解开,留意切点。

拖动解开进度。打开半径与切线,看直绳怎样变长,以及它与切点处半径的夹角。

LIVE GEOMETRY / INVOLUTE08 / 09
x = r(cos t + t sin t) · y = r(sin t − t cos t)
03 / TRY IT OFFSCREEN

固定圆罐,
拉着绳头画。

TRY THIS / 实物试一试

从圆罐解开的细绳

把笔固定在绳子自由端,让圆罐保持不动,绷紧绳子描出轨迹。留意它既不是圆,也不是等间距螺线。

MODEL / 模型的适用条件

忽略绳厚与伸长,绳子不能松弛或在罐上打滑,末端应在同一平面运动。

参考资料:渐开线 ↗
INVOLUTE / 08

绳子从圆罐上解开多少,直线段就多出多少。

放在一起看 / ANOTHER CONNECTION摆线车轮一直向前,这个点却会停一下。