Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck...

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Hans Walser www.walser-h-m.ch/hans/Vortraege/20200206 Aufwickeln und Abwickeln

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Hans Walser

www.walser-h-m.ch/hans/Vortraege/20200206

Aufwickeln

und

Abwickeln

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Wozu passt diese Abwicklung?

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Wozu passen diese Abwicklungen?

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Netz: Knoten und Verbindungen

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Netz: Knoten und Verbindungen

Würfelnetze

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Netz: Knoten und Verbindungen

Würfelnetze

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Klebelaschen?

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Minimal benötigte Klebelaschen

Blechmodell, Fahnenwürfel

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Bandornamente

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Bandornamentmit Schubspiegelsymmetrie

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Abwicklung als Transmissionskette

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Wozu passt diese Abwicklung? (Unfolding)

3d-Kreuz

Modell

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Aufwickeln zum Kreis

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Bahnkurve des Endpunktes: Evolvente

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Aufwickeln zum Kreis

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Straff gespannt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Gleichmäßig gekrümmt

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Bahnkurve des Endpunktes

r ϕ( ) = 1ϕ sin ϕ( )

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Bahnkurve des Endpunktes: Herzkurve

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Bahnkurve des Endpunktes: Herzkurve

Kardioide

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Aufwickeln zum Dreieck

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Straff gespannt

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Bahnkurve

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Gleichmäßig geknickt

Schließen der flachen Hand zur Faust

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Gleichmäßig geknickt

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Gleichmäßig geknickt

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Gleichmäßig geknickt

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Gleichmäßig geknickt

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Gleichmäßig geknickt

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Gleichmäßig geknickt

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Gleichmäßig geknickt

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Gleichmäßig geknickt

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Gleichmäßig geknickt

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Kreis

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Kreisüberlagerung

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Kreisüberlagerung. Fourier-Entwicklung

21

1

!x t( ) = cos 0t( )

sin 0t( )⎡

⎢⎢

⎥⎥+

cos 1t( )sin 1t( )

⎢⎢

⎥⎥+

cos 2t( )sin 2t( )

⎢⎢

⎥⎥, t ∈ 0,...,2π⎡⎣ ⎤⎦

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Gleichmäßig geknickt

Mechanisches Modell

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Gleichmäßig geknickt

STEM è STEAM

A for Art

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Hundekurve (curva canis)

Wurst

Madame

Fiffi

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Madame Veggi

Hundekurve (curva canis)

Wurst Fiffi

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Madame Veggi

Hundekurve (curva canis)

Wurst Fiffi

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Hundekurve (curva canis)

Mechanische Modelle

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Hundekurve (curva canis)

Mechanische Modelle

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1 2

1

t12 t

12 t

Hundekurve (curva canis)

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1 2

1

t12 t

12 t

!x t( ) = cos 0t( )sin 0t( )

⎢⎢

⎥⎥+

cos 1t( )sin 1t( )

⎢⎢

⎥⎥+

cos 12

t( )sin 1

2t( )

⎢⎢⎢

⎥⎥⎥, t ∈ 0,...,4π⎡⎣ ⎤⎦

Hundekurve (curva canis)

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Mechanisches Modell

Hundekurve (curva canis)

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Kreisüberlagerung. Fourier-Entwicklung

!x t( ) = cos 0t( )

sin 0t( )⎡

⎢⎢

⎥⎥+

cos 1t( )sin 1t( )

⎢⎢

⎥⎥+

cos 2t( )sin 2t( )

⎢⎢

⎥⎥, t ∈ 0,...,2π⎡⎣ ⎤⎦

!x t( ) = cos 0t( )sin 0t( )

⎢⎢

⎥⎥+

cos 1t( )sin 1t( )

⎢⎢

⎥⎥+

cos 12

t( )sin 1

2t( )

⎢⎢⎢

⎥⎥⎥, t ∈ 0,...,4π⎡⎣ ⎤⎦

Hundekurve

Dieselbe Kurve?

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Kreisüberlagerung. Fourier-Entwicklung

!x t( ) = cos 0t( )

sin 0t( )⎡

⎢⎢

⎥⎥+

cos 1t( )sin 1t( )

⎢⎢

⎥⎥+

cos 2t( )sin 2t( )

⎢⎢

⎥⎥, t ∈ 0,...,2π⎡⎣ ⎤⎦

!x t( ) = cos 0t( )sin 0t( )

⎢⎢

⎥⎥+

cos 1t( )sin 1t( )

⎢⎢

⎥⎥+

cos 12

t( )sin 1

2t( )

⎢⎢⎢

⎥⎥⎥, t ∈ 0,...,4π⎡⎣ ⎤⎦

Hundekurve

Parametertransformation

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1 2

1

t12 t

12 t

Hundekurve (Pascalsche Schnecke)

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1 2

1

t12 t

12 t

2t

Hundekurve (Pascalsche Schnecke)

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1 2

1

t12 t

12 t

32 t

Hundekurve (Pascalsche Schnecke)

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Winkeldrittelung

1 2

1

t12 t

12 t

32 t

Winkel

Drittel

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Winkeldrittelung

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Winkeldrittelung Gegebener Winkel

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Winkeldrittelung Gegebener Winkel

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Winkeldrittelung Gegebener Winkelpasst

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Winkeldrittelung Gegebener Winkel

Drittel desgegebenen Winkels

passt

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Überschneidung

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Kollision

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Kollision

t

t

60°

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Gleichschenkliges Dreieck

Außenwinkel

Basis: tBasis: tSpitze: t + 60°

Summe: 3t + 60°

Außenwinkelsumme = 360°

3t + 60° = 360°t = 100°

t

t

60°

Kollision

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t

t

60°

Kollision Gleichschenkliges Dreieck

Außenwinkel

Basis: tBasis: tSpitze: t + 60°

Summe: 3t + 60°

Mathematik ist das Finden von Invarianten. Heinz Hopf

Mathe ist, wenn im Stundenplan ein M steht.

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t

t

60°

Kollision Gleichschenkliges Dreieck

Außenwinkel

Basis: tBasis: tSpitze: t + 60°

Summe: 3t + 60°

Außenwinkelsumme = 360°

3t + 60° = 360°t = 100°

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60° 100°

100°

Kollision Gleichschenkliges Dreieck

Außenwinkel

Basis: tBasis: tSpitze: t + 60°

Summe: 3t + 60°

Außenwinkelsumme = 360°

3t + 60° = 360°t = 100°

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Kollision Gleichschenkliges Dreieck

Außenwinkel

Basis: tBasis: tSpitze: t + 60°

Summe: 3t + 60°

Außenwinkelsumme = 360°

3t + 60° = 360°t = 100°

100° nicht mit Zirkel und Lineal konstruierbar

60° 100°

100°

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60° 100°

100°

Kollision Gleichschenkliges Dreieck

Außenwinkel

Basis: tBasis: tSpitze: t + 60°

Summe: 3t + 60°

Außenwinkelsumme = 360°

3t + 60° = 360°t = 100°

100° nicht mit Zirkel und Lineal konstruierbar

Kubische Gleichungen

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Aufwickeln zum Quadrat

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Kollision

77.327°

Gleichungen zwölften Grades

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Aufwickeln zum Fünfeck

Von einem, der auszog, ...

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Kollision

63.165°

Gleichungen vom Grad 56

Von einem, der auszog, das Gruseln zu lernen

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Aufwickeln zum Würfel

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Roboter mit fünf Drehachsen 5°

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Roboter mit fünf Drehachsen 10°

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Roboter mit fünf Drehachsen 15°

Page 115: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Roboter mit fünf Drehachsen 20°

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Roboter mit fünf Drehachsen 25°

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Roboter mit fünf Drehachsen 30°

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Roboter mit fünf Drehachsen 35°

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Roboter mit fünf Drehachsen 40°

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Roboter mit fünf Drehachsen 45°

Page 121: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Roboter mit fünf Drehachsen 50°

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Roboter mit fünf Drehachsen 55°

Page 123: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Roboter mit fünf Drehachsen 60°

Page 124: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Roboter mit fünf Drehachsen 65°

Page 125: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Roboter mit fünf Drehachsen 70°

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Roboter mit fünf Drehachsen 75°

Page 127: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Roboter mit fünf Drehachsen 80°

Page 128: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Roboter mit fünf Drehachsen 85°

Page 129: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Roboter mit fünf Drehachsen 90°

Page 130: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Kollision?

Page 131: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Kollision? 10°

Page 132: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Kollision? 20°

Page 133: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Kollision? 30°

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Kollision? 40°

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Kollision? 50°

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Kollision? 60°

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Kollision! 70°

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Verschneidung 75°

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Verschneidung 80°

Page 140: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Verschneidung 85°

Page 141: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

90°

Page 142: Aufwickeln und Abwickeln - walser-h-m.ch · 60° 100° 100° Kollision Gleichschenkliges Dreieck Außenwinkel Basis: t Basis: t Spitze: t + 60° Summe: 3t + 60° Außenwinkelsumme

Danke

www.walser-h-m.ch/hans/Vortraege/20200206