Normale di una circonferenza
Salve, vorrei ricavare la normale ad una circonferenza ma ho molte perplessità che il mio ragionamento sia corretto, potete dirmi se sbaglio?
Grazie, fnas.
Data una circonferenza $\gamma$ di raggio $R$ così parametrizzata: $\gamma(\theta) = R cos(\theta) \hat{i} + R sin(\theta) \hat{j}$ il versore normale principale a $\gamma$ è dato da: $$\frac{d\hat{t}(s)}{ds}/|\frac{d\hat{t}(s)}{ds}|$$ dove s è l'ascissa curvilinea e $\hat{t}(\theta)$ è il versore tangente ed è dato dato da: $$\frac{{d\gamma(\theta)}/{d\theta}}{|{d\gamma(\theta)}/{d\theta}|}$$ dove
$\frac{d\gamma(\theta)}{d\theta}=-R sin(\theta)\hat{i} + Rcos(\theta) \hat{j}$ mentre $|\frac{d\gamma(\theta)}{d\theta}|= R$ per cui $\hat{t}=-sin(\theta)\hat{i}+cos{\theta}\hat{j}$
Ma per calcolare il versore normale principale $\hat{n}$ di $\gamma$ bisogna effettuare la derivata di $\hat{t}$ rispetto all'ascissa curvilinea s.
Per fare ciò ricordando che l'anomalia $\theta$ è espressa in radianti si ha che $\theta = {s}/R$ per cui si può scrivere che il versore tangente $\hat{t}$ in funzione dell'ascissa curvilinea s assume la seguente forma $hat{t}(s)= -sin(\frac{s}{R})\hat{i}+cos{\frac{s}{R}}\hat{j}$ questo è il punto su cui ho dei dubbi è corretto fare la sostituzione così e poi derivare direttamente rispetto a s?
la derivata di $\hat{t}$ rispetto a s sarà perciò data da:
$$ \frac{d\hat{t}(s)}{ds}= -\frac{1}{R}[cos(\frac{s}{R})\hat{i} + sin(\frac{s}{R})\hat{j}] $$
mentre $|\frac{d\hat{t}(s)}{ds}| = 1/R$
per cui $\hat{n}=\frac{d\hat{t}(s)}{ds}/|\frac{d\hat{t}(s)}{ds}|= -cos(\frac{s}{R})\hat{i}-sin(\frac{s}{R})\hat{j}$
sostituendo ora a $s/R$ nuovamente $\theta$ si ha: $\hat{n}= -cos(\theta)\hat{i}-sin(\theta)\hat{j}$
Grazie, fnas.
Data una circonferenza $\gamma$ di raggio $R$ così parametrizzata: $\gamma(\theta) = R cos(\theta) \hat{i} + R sin(\theta) \hat{j}$ il versore normale principale a $\gamma$ è dato da: $$\frac{d\hat{t}(s)}{ds}/|\frac{d\hat{t}(s)}{ds}|$$ dove s è l'ascissa curvilinea e $\hat{t}(\theta)$ è il versore tangente ed è dato dato da: $$\frac{{d\gamma(\theta)}/{d\theta}}{|{d\gamma(\theta)}/{d\theta}|}$$ dove
$\frac{d\gamma(\theta)}{d\theta}=-R sin(\theta)\hat{i} + Rcos(\theta) \hat{j}$ mentre $|\frac{d\gamma(\theta)}{d\theta}|= R$ per cui $\hat{t}=-sin(\theta)\hat{i}+cos{\theta}\hat{j}$
Ma per calcolare il versore normale principale $\hat{n}$ di $\gamma$ bisogna effettuare la derivata di $\hat{t}$ rispetto all'ascissa curvilinea s.
Per fare ciò ricordando che l'anomalia $\theta$ è espressa in radianti si ha che $\theta = {s}/R$ per cui si può scrivere che il versore tangente $\hat{t}$ in funzione dell'ascissa curvilinea s assume la seguente forma $hat{t}(s)= -sin(\frac{s}{R})\hat{i}+cos{\frac{s}{R}}\hat{j}$ questo è il punto su cui ho dei dubbi è corretto fare la sostituzione così e poi derivare direttamente rispetto a s?
la derivata di $\hat{t}$ rispetto a s sarà perciò data da:
$$ \frac{d\hat{t}(s)}{ds}= -\frac{1}{R}[cos(\frac{s}{R})\hat{i} + sin(\frac{s}{R})\hat{j}] $$
mentre $|\frac{d\hat{t}(s)}{ds}| = 1/R$
per cui $\hat{n}=\frac{d\hat{t}(s)}{ds}/|\frac{d\hat{t}(s)}{ds}|= -cos(\frac{s}{R})\hat{i}-sin(\frac{s}{R})\hat{j}$
sostituendo ora a $s/R$ nuovamente $\theta$ si ha: $\hat{n}= -cos(\theta)\hat{i}-sin(\theta)\hat{j}$