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引入校正因子峰面积计算公式(加速度的切向分量和法向分量)

引入校正因子峰面积计算公式(加速度的切向分量和法向分量)当物体运动时 主要关注的是在运动方向即切方向 T 的加速度是怎样.由 T N B 确定的三个平面如下图所示. 曲率 κ = |dT/ds| 可以理解为点 P 沿曲线运动时候法平面(Normal Plane)转动的速率. 挠率 τ 是点 P 沿曲线运动时密切平面绕 T 转动的速率.如果 b=0 螺旋线退化为半径为 a 的圆 则曲率为 1/a. 如果 a=0 螺旋线退化为 z 轴 曲率为 0. 观察下面动图:空间的次法向量是 B = T x N 也就是同时正交 T 和 N 的单位向量. T N 和B 定义了一个右手向量标架 这对于计算在空间中运动的质点的路径非常有意义.曲率 κ 只能为正值 但挠率可正可负 也可以为 0.

引入校正因子峰面积计算公式(加速度的切向分量和法向分量)(1)

10.7 TNB标架;加速度的切向分量和法向分量

笛卡尔坐标系对于描述运动的向量并非最合适的 使用 TNB 标架来解释路径和沿路径运动的性质.T: 代表前进方向的单位切向量N: 代表路径弯曲方向的单位法向量B: 代表沿垂直与这两个向量确定的平面方向 也就是从这个平面扭转出来趋势的次法向量 B = T x N .

三叶结,带有切线、法线和副法线沿曲线的动画:

引入校正因子峰面积计算公式(加速度的切向分量和法向分量)(2)

每个运动体带着一个 TNB 标架运动 该标架刻画了运动路径的几何特征. 比如 |dT/ds| 表明一辆车的路径向左向右弯曲程度 称为车的路径的曲率;

引入校正因子峰面积计算公式(加速度的切向分量和法向分量)(3)

从上面的动画可以 当固定 a 而增加 b 时 曲率减少. 当固定 b 而减少 a 时 曲率也会减小. 这表明拉伸弹簧就有把它弄直的趋势.

如果 b=0 螺旋线退化为半径为 a 的圆 则曲率为 1/a. 如果 a=0 螺旋线退化为 z 轴 曲率为 0. 观察下面动图:

引入校正因子峰面积计算公式(加速度的切向分量和法向分量)(4)

挠率和次法向量

空间的次法向量是 B = T x N 也就是同时正交 T 和 N 的单位向量. T N 和B 定义了一个右手向量标架 这对于计算在空间中运动的质点的路径非常有意义.

引入校正因子峰面积计算公式(加速度的切向分量和法向分量)(5)

曲率 κ 只能为正值 但挠率可正可负 也可以为 0.

由 T N B 确定的三个平面如下图所示. 曲率 κ = |dT/ds| 可以理解为点 P 沿曲线运动时候法平面(Normal Plane)转动的速率. 挠率 τ 是点 P 沿曲线运动时密切平面绕 T 转动的速率.

引入校正因子峰面积计算公式(加速度的切向分量和法向分量)(6)

加速度的切向量和法向分量

当物体运动时 主要关注的是在运动方向即切方向 T 的加速度是怎样.

引入校正因子峰面积计算公式(加速度的切向分量和法向分量)(7)

加速度总在正交于 B 的 T 和 N 的平面内 并且能从上式中可以得知在正切方向产生了多少加速度 在正交运动的方法产生多少加速度. 并且加速度是速度的变化率 所以切向分量反映的 v 的长度的变化 而法向分量测量 v 的方向的变化速率.

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计算曲率和挠率的公式

便于计算曲率和挠率的公式:

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(完)

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