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円柱面上の常螺旋曲線について

    Ito Atsushi (id: 2185) (2023年6月28日17:24)
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    円柱面上にある常螺旋曲線の長さを知りたいです。 どのような計算式を使いますか? 以下はサンプルになります。 1枚目は求めたい曲線、2枚目は上から見た状態です。

    2023-06-28 (4).jpg

    2023-06-28 (3).jpg

    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年6月28日17:55)
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    Atsushiさん、こんにちは。初めての方ですね。よろしく! 一瞬、定積分の難問か?と思いましたが、中学数学の範囲でした! あなたの質問には必要な情報がないので、勝手にやりますね。 このらせんが巻き付く円柱の半径をR、1周したときに上昇する距離をHとします。1周分のらせんの長さをLとします。 Aを出発して1周したところをBとすると、三角形ABA(言葉では言いにくいですね。Aかららせんに沿って登るのがAB,1周上ったBから真下のAに戻ります。この曲がった三角形を平面に伸ばします。伸ばすとABは直線になります)は直角三角形なので、三平方の定理が使えて $L^2=H^2+(2\pi R)^2$ よって$L=\sqrt{H^2+(2\pi R)^2}$ 1/3回転分だったらその1/3だし、45°なら1/8だし。… これで大丈夫ですか?もっと積分っぽい解説が必要ですか? これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないとか、コメント欄に書いてください。それがないと、せっかく書いたものを読んでくれたのかどうか、書いたものが役に立ったのかどうか、こちらではわかりませんので。よろしく!2回目以降も同様です。
    Ito Atsushi (id: 2185) (2023年6月29日8:38)
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    くさぼうぼうさん 回答ありがとうございます。回転分をかけると書かれていますが、2πRにかけるということでよろしいでしょうか? ​

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年6月29日10:51)
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    いや、Lにかければいいです。部分的な問題を直角三角形で考えるなら、Hと2πRの両方に書けます。これでわかりますか?

    Ito Atsushi (id: 2185) (2023年6月29日12:54)
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    H=2640、R=3450、1/8回転で計算したところ2728で実寸値3778と異なる数値となりました。 部分的な問題というのはどういう意味でしょうか?

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年6月29日16:23)
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    ずいぶん違いますね。確かに計算では2728.281…ですが。計算式はいいと思うのですか。なぜでしょう??

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年6月29日16:26)
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    2枚目の写真ですが、真上から見たのなら円が一つだけ見えるはずですが、なぜ中心からわずかに遠ざかるような曲線が2つもみえるのでしょうか?

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年6月29日16:32)
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    螺旋がちがうのかな?x=Rcosθ、y=Rsinθ、z=Hθ/2π(θは弧度法)だとおもっていますが。

    Ito Atsushi (id: 2185) (2023年6月29日17:50)
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    2枚目の写真に2本曲線が見えることですが、無視してもらって構いません。間違えて2本書いてあるだけです。

    Ito Atsushi (id: 2185) (2023年6月29日17:52)
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    螺旋自体は円柱を等間隔のクリアランスで回っているので常螺旋なのは間違いないと思います。

    Ito Atsushi (id: 2185) (2023年6月29日17:56)
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    積分で出す方法もあるのでしょうか?

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年6月29日18:42)
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    図では二本とも回転するにつれて半径が大きくなっていますが…。計算と実長が38%も違うのでは、明らかに数値が現実と違いますね。R,H,45°が確かで、常螺旋ならこんなに違うのはねぇ?三平方の定理で求まるものを大変な積分計算はしたくないです(汗)。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年6月29日18:43)
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    図を書いたときのパラメータというか、式は?

    Ito Atsushi (id: 2185) (2023年6月30日8:15)
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    3DCADを使用して螺旋を書いたので計算式は入れていません。。。 高さ、回転数、半径のみ入力するという感じです。 それで長さの寸法ではなく計算式が必要という経緯です。

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