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Descrição do arquivo
DescriçãoShell-diag-1.png | A diagram illustrating the derivation of Newton's shell theorem. Shown is a thin shell with a test mass outside the shell (). |
Data | |
Fonte | Trabalho próprio pelo carregador |
Autor | Jim Wisniewski |
Licenciamento
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Source
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% shell-diag.mp % A diagram illustrating the derivation of Newton's shell theorem. To be % processed with MetaPost. color bandshade, fillshade; bandshade = 0.7 [blue, white]; fillshade = 0.9 white; numeric dotsize, deg; dotsize = 5 bp; deg = length( fullcircle )/360; freelabeloffset := 3/4 freelabeloffset; labeloffset := 2 labeloffset; def dot( expr P ) = fill fullcircle scaled dotsize shifted P withcolor black; enddef; def draw_circle( expr R, stroke ) = save p; pen p; p = currentpen; pickup p scaled stroke; draw fullcircle scaled 2R; pickup p; enddef; vardef anglebetween( expr a, b, rad, str ) = save endofa, endofb, common, curve, where; pair endofa, endofb, common; path curve; numeric where; endofa = point length( a ) of a; endofb = point length( b ) of b; if round point 0 of a = round point 0 of b: common = point 0 of a; else: common = a intersectionpoint b; fi; where = turningnumber( common--endofa--endofb--cycle ); curve = (unitvector( endofa - common ){(endofa - common) rotated (90 * where)} .. unitvector( endofb - common )) scaled rad shifted common; draw thefreelabel( str, point 1/2 of curve, common ) withcolor black; curve enddef; def draw_angle( expr a, b, rad, str ) = begingroup save p; pen p; p = currentpen; pickup p scaled 1/2; draw anglebetween( a, b, rad, str ); pickup p; endgroup enddef; def label_line( expr a, b, disp, str ) = begingroup save mid, opp; pair mid, opp; mid = 1/2 [a, b]; opp = -disp rotated (angle( b - a ) - 90) shifted mid; draw thefreelabel( str, mid, opp ); draw a -- b; endgroup enddef; def draw_thinshell( expr R, r, theta, dtheta, thetarad, phirad ) = begingroup save M, m; pair M, m; M = (0, 0); m = (r, 0); save circ; path circ; circ = fullcircle scaled 2R; save thetapt, dthetapt; pair thetapt, dthetapt; thetapt = point (theta * deg) of circ; dthetapt = point ((theta + dtheta) * deg) of circ; save upper, lower, band; path upper, lower, band; upper = subpath (0, 4) of circ; lower = subpath (4, 8) of circ; band = buildcycle( upper, (xpart thetapt, R) -- (xpart thetapt, -R), lower, (xpart dthetapt, R) -- (xpart dthetapt, -R) ); % draw figures save p; pen p; p = currentpen; pickup p scaled 1/2; fill band withcolor bandshade; draw band; pickup p; save near, far; pair near, far; if theta < 90: near = 3/4[ulcorner band, llcorner band]; far = right shifted near; else: near = 3/4[urcorner band, lrcorner band]; far = left shifted near; fi; draw thefreelabel( btex $dM$ etex, near, far ); dot( M ); %label.llft( btex $M$ etex, M ); dot( m ); label.lrt( btex $m$ etex, m ); draw M -- thetapt; label_line( M, m, right, btex $r$ etex ); label_line( m, thetapt, right, btex $s$ etex ); if R <> r: label_line( M, dthetapt, left, btex $R$ etex ); else: draw M -- dthetapt; fi; draw_angle( m -- M, m -- thetapt, phirad, btex $\phi$ etex ); draw_angle( M -- m, M -- thetapt, thetarad, btex $\theta$ etex ); draw_angle( M -- thetapt, M -- dthetapt, R, btex $d\theta$ etex ); endgroup enddef; def draw_thickshell( expr Ra, Rb, r ) = begingroup save m; pair m; m = (r, 0); fill fullcircle scaled 2Rb withcolor fillshade; fill fullcircle scaled 2r withcolor bandshade; unfill fullcircle scaled 2Ra; dot( origin ); dot( m ); label.lrt( btex $m$ etex, m ); label_line( origin, m, right, btex $r$ etex ); draw_circle( Rb, 2 ); if Ra > 0: draw_circle( Ra, 2 ); label_line( origin, dir( 100 ) scaled Rb, left, btex $R_b$ etex ); label_line( origin, dir( 80 ) scaled Ra, right, btex $R_a$ etex ); else: label_line( origin, dir( 90 ) scaled Rb, left, btex $R_b$ etex ); fi; endgroup enddef; % Thin shell, r > R beginfig(1) numeric R; R = 1 in; draw_thinshell( R, 3R, 50, 15, 1/4 in, 3/4 in ); draw_circle( R, 2 ); endfig; % Thin shell, r < R beginfig(2) numeric R; R = 1 in; draw_thinshell( R, 0.7R, 125, 15, 1/8 in, 1/3 in ); draw_circle( R, 2 ); endfig; % Thick shell beginfig(3) numeric Ra, Rb, r; Ra = 0.8 in; Rb = 1.3 in; r = 1 in; draw_thickshell( Ra, Rb, r ); endfig; % Solid sphere beginfig(4) numeric Ra, Rb, r; Ra = 0; Rb = 1.3 in; r = 1 in; draw_thickshell( Ra, Rb, r ); endfig; end
Itens retratados neste arquivo
retrata
29 setembro 2006
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Data e horário | Miniatura | Dimensões | Usuário | Comentário | |
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atual | 00h50min de 30 de setembro de 2006 | 1 255 × 605 (33 kB) | wikimediacommons>Xaonon | == Summary == {{Information |Description = A diagram illustrating the derivation of Newton's shell theorem. Shown is a thin shell with a test mass outside the shell (<math>r > R</math>). Created with w:MetaPost. |Source = Own work. |Date = 2006-09-2 |
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