Vectoren, vraagstuk 55

Involute van een cirkel.

Er wordt een rol verbandgaas (met straal a) afgewikkeld. De rol kan niet draaien en het afgewikkelde deel wordt strak gehouden waardoor het uiteinde een spiraalvormige kromme beschrijft. De dikte van het verband is verwaarloosbaar, zodat a als constante mag worden beschouwd. Veronderstel tenslotte dat het verband niet ‘plakt’, dus dat het ideaal van de rol afwikkelt.
  1. Maak een parametervoorstelling r (θ) voor de kromme die door het uiteinde P wordt beschreven.
  2. Bereken de booglengtefunctie s (θ) van de kromme.
  1. Maak een parametervoorstelling r (θ) voor de kromme die door het uiteinde P wordt beschreven.

    Laat ik eerst een plaatje maken van de situatie:
    Grafiek
    De lengte van de vector OB is:
    Vergelijking
    En deze vector staat onder een hoek:
    Vergelijking
    De lengte van de vector BP is:
    Vergelijking
    En deze vector staat onder een hoek:
    Vergelijking
    De x-componenten en y-componenten van deze beide vectoren zijn:
    Vergelijking
    Vergelijking
    Vergelijking
    Vergelijking
    De vectorfunctie r beschrijft de afstand van de oorsprong O naar het punt P en wordt aldus:
    Vergelijking
  2. Bereken de booglengtefunctie s (θ) van de kromme.

    Hiervoor bepaal ik de afgeleide van deze kromme:
    Vergelijking
    En daar neem ik vervolgens de norm van:
    Vergelijking
    De booglengte wordt dan:
    Vergelijking