Titel: | Theorie des Amsler'schen Planimeters; von Prof. Gustav Schmidt in Prag. |
Fundstelle: | Band 221, Jahrgang 1876, S. 87 |
Download: | XML |
Theorie des Amsler'schen Planimeters; von Prof.
Gustav Schmidt in
Prag.
Mit einer Abbildung.
Schmidt, über Amsler's Planimeter.
Sei OA = AM = RNur für die sogen. Zirkelplanimeter geltend.
die Länge der beiden Schenkel des Instrumentes, AB
= E die Entfernung der Rolle B vom Drehungspunkte A, und r der Halbmesser der Rolle; φ und ρ seien die
Polarcoordinaten des variablen Punktes M,
AOM = λ, also ρ = 2 R cos λ.
OAM = α = π –
2λ.
ist als äußerer Winkel im Dreieck OAC auch = β + γ, und β = φ – λ, also π – 2λ = φ –
λ + γ,
somit
γ = π – λ
– φ.
Die Coordinaten des Punktes A
sind:
x₁ = R
cos β, y₁ = R sin
β,
jene des Punktes B:
x = R cos
β – E cos γ,
y = R sin
β + E sin γ,
Textabbildung Bd. 221, S. 88
Aendert sich φ um dφ und zugleich ρ um dφ, so wird
dx = – R sin β dβ + E
sin γ dγ
dy = R cos β dβ + E
cos γ dγ
ds = √(dx² +
dy²) = bildet gegen OH den Winkel ψ,
welcher bestimmt ist durch cos ψ = dx/ds, sin ψ = dy/ds. Gegen die Linie AM ist ds geneigt um ε = π –
γ – ψ, also legt die Rolle
den Weg BD gleitend, und DB'
rollend zurück.
Ist also dw der elementare Drehungswinkel der Rolle vom
Radius r, so ist
rdw = = ds sin ε = ds sin (γ + ψ)
= ds sin γ cos ψ + ds cos
γ sin ψ
rdw = dx sin γ + dy cos γ =
R cos (β + γ) dβ + Edγ.
Aber β + γ = π
– 2λ, β = φ –
λ, γ = π – λ – φ, also
rdw = – R cos 2 λ (dφ –
dλ) – E (dφ + dλ)
= R cos 2 λdλ – R dφ (2 cos ²λ – 1) –
E (dφ + dλ).
Beachtet man, daß R cos λ = ρ/2, R² cos ²λ = ρ²/4 ist, so folgt:
Rrdw = 1/2 R² cos2λ
. d . 2λ – 1/2 ρ²dφ +
R²dφ – ERdφ –
ERdλ.
Da nun 1/2 ρ²dφ = dF das
Flächenelement OMM' bedeutet, welches von zwei nächsten
Fahrstrahlen und der Contur MM' eingeschlossen ist, so
folgt durch Integration:
Rr = (w₂ – w₁) = 1/2 R₂ (sin 2λ₂ – sin 2λ₁) – F + R (R – E) (φ₂ – φ₁) – ER (λ₂ – λ₁).
Folgt der Punkt M der Contur einer geschlossenen Fläche
in ihrem ganzen Umfange, so ist
φ₂ = φ₁, wenn Punkt O außerhalb F liegt, und
φ₂ = φ₁ + 2π, wenn Punkt O innerhalb der Fläche F
liegt.
Im ersten Falle ist:
Rr (w₂ – w₁) = – F,
im zweiten:
Rr (w₂ – w₁) = – F + 2πR (R – E).
Ist n die Anzahl Umdrehungen der
Rolle, so ist w₂ – w₁ = 2πn, also im ersten
Falle:
2 πnRr = – F,
im zweiten Falle:
2 πnRr = – F + 2 πR (R – E)
F = 2πR (R – E – nr).
Ist F ein Kreis vom Radius A,
so ist
πA² = 2πR (R – E – nr)
A² = 2R (R – E
– nr) und
2nrR = 2R
(R – E) –
A²,
übereinstimmend mit der Gleichung S. 16 in G. A. Hirn: „Théorie du
planimètre Amsler“ (Paris 1875), aus deren
empfehlenswerthem Studium der vorliegende Aufsatz entstanden ist.
Ist A größer als √(2R(R – E))
so ist n negativ, desgleichen wenn Punkt O außerhalb der Fläche F
liegt. (Zeitschrift des österr. Ingenieur- und Architektenvereins, 1875 S.
357.)