Di’. Hans Maurer: Graphische Tafeln für meteorologische und physikalische Zwecke.
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E. Darstellungen durch Abstände (Bogenstücke).
Werden Bogenstiicke auf einer bestimmten Kurve eines Transparentes als Variabele benutzt, so giebt
es Gleichungen mit neun Yariabelen, welche so mit einmaligem Anlegen aufgelöst werden können. Man
denke sich die Lage des Transparentes dadurch bestimmt, dass eine Kurve desselben durch drei bestimmte
Punkte der Tafel gehen soll. Diese drei Punkte können durch sechs Yariabelen, welche durch Kurven
scharen dargestellt sind, bestimmt sein. Ausserdem seien auf der Tafel noch eine siebente und achte
Variabele, beide durch Kurvenscharen wiedergegeben. Der Abschnitt, den zwei bestimmte Kurven dieser
Scharen auf einer ein für alle Mal gezeichneten Kurve oder Geraden des Transparentes bestimmen, kann
dann also als Funktion von acht unabhängigen Variabelen angesehen werden. Die Methode liefert aber,
trotz der grossen Anzahl verfügbarer Funktionen, so komplizirte Verknüpfungen derselben, dass die Praxis
wohl niemals zu Abhängigkeiten führen wird, die man auf diese Weise abbilden könnte. Man kommt
vielmehr am leichtesten zu praktisch verwendbaren Methoden, wenn man die einfachsten Voraussetzungen
macht. Nimmt man an, zwei Variabele laufen auf zwei Kurven, deren Punkte die rechtwinkeligen Koor
dinaten Üj 7j 1 und § 2 >/ 2 haben, und fasst den Abstand zweier solcher Punkte als das Bild der gesuchten
Variabele z auf, so ist, falls wir einen beliebig ungleichförmigen Maassstab auf der den Abstand messenden
Geraden des Transparentes zulassen, die Beziehungsgleichung:
/» = (£1—?2) 2 +(ii—'>h) 2
wo beliebige Funktionen der Variabelen x, g 2 r l2 solche der Variabelen y sind.
Der Maassstab, in welchem die Variabele z auf der messenden Geraden des Transparentes aufgetragen
wird, wird durch die Funktion Vf (z) angegeben. Es ist leicht die Aufgabe zu formuliren, deren Lösung
es gestattet, diesen ungleichförmigen Maassstab durch einen gleichförmigen zu ersetzen. Um dies zu er
reichen, muss man sich an Stelle der Geraden, einer Kurve bedienen, deren Bogenlänge, von einem bestimmten
Anfangspunkte gemessen, proportional zu z ist, während die Sehne, die den laufenden Kurvenpunkt mit
dem Anfangspunkte verbindet = Vf (z) ist. Seien ij und § die rechtwinkeligen Koordinaten eines Punktes
dieser gesuchten Kurve, c eine Konstante, so sind ^ und g als solche Funktionen von z zu bestimmen,
dass die Gleichungen:
g 2 + •// 2 = J {z) drf + ä'S 2 = c 2 dz 2
erfüllt sind. Es sei z. B. die Funktion
a 2 sin 2 z = X+ Y
graphisch aufzulösen, a bedeute eine Konstante, X und Y seien beliebige Funktionen von x resp. y, die
im gebrauchten Intervall der Variabein nur positive Werthe annehmen. Diese Gleichung lässt sich in der
That nach der angegebenen Methode graphisch darstellen; denn sie ist leicht mit der oben gegebenen
Gleichung:
f(ß) = (£i— £a) 2 +(ii—1? 2 ) 2
zu indentifizieren. Man braucht nur zu setzen:
f(z) — a 2 sin 2 z £i — VX rj 1 — 0 ? 3 — 0 'tj 2 — VY
Der ungleichförmige Maassstab, den die Funktion asinz auf einer den Abstand zweier Punkte X Y
messenden Geraden bestimmt, geht in einen gleichförmigen über, wenn man die Gerade durch einen Kreis
vom Durchmesser a ersetzt.
In der That, setzt man
£ = — sin 2z-, ij = (l — cos 2 z), so wird:
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£ 2 + tf- — ci 2 sin 2 z also = f(z) und dij 2 + d% 2 — a 2 dz 2 ,
wie es die Bedingungsgleichungen für gleichförmigen Maassstab verlangen, c ist = a.