312. Flächeusätze über Fußpunktkurven und Rollkurven
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Beispiele. 1. Ist die rollende Linie ein Kreis vom Radius a, so Lat
die von seinem Krümmungsschwerpunkt (Mittelpunkt) beschriebene Linie
die Fläche Ws = 2jra2
Daraus folgt die Fläche der von einem beliebigen Punkt P im Ab
stand s von S beschriebenen Rollkurve (Zykloide)
W P = jr(2a 2 + s 2 ).
Bei der gemeinen Zykloide ist s = a, daher
= 3 7ta\
2. Die rollende Linie sei eine Ellipse mit den Halbachsen a, h.
Wiewohl sich die Fläche der vom Krümmungsschwerpunkt (Mittelpunkt)
erzeugten Rollkurve nicht unmittelbarangeben läßt, kann man sie mit Hilfe
des Zusammenhangs mit der Fußpunktkurve doch finden; diese war
&s — 1 ft(ß 2 + & 2 ); mithin ist
Ws = x(a 2 + V),
also gleich dem Kreise um das Achsenrechteck, und
W P = 7c(a 2 -f- № -f- s 2 )
gleich der Summe dreier Kreise mit den Radien a, b, s.
d) Es ist nur eine andere Anordnung der in Fig. 177 angedeuteten
Flächenelemente von Wp, wenn man aus der gegebenen, wieder als ge
schlossen und konvex vorausgesetzten Kurve eine neue auf folgende
Weise konstruiert: Man zieht zu ihr in den Punkten M x , M 2 , M B , iif 4 , ....
die Tangenten und trägt darauf die Strecken PM 1} PM B , PM B , PM±,...
ab; dies kann, vom Inneren der Kurve aus betrachtet,
nach links oder rechts geschehen; die so erhaltenen
Punkte Q 1} Q 2 , Q b , Q±, . . . liegen jedesmal wieder auf
einer geschlossenen Kurve (Fig. 178). Von dieser
Kurve gelten also bezüglich des Flächeninhaltes alle
Aussagen, die unter c) betreffend die Rollkurven ge
macht worden sind, und es gelten auch die Formeln
(9) bis (11). Insbesondere also hat die Kurve den
kleinsten Inhalt, wenn zum Ausgangspunkt der Konstruktion der Krüm
mungsschwerpunkt genommen wird.
Die Erzeugungsweise dieser Kurve kann unter Zuhilfenahme der
Bewegungsvorstellung auch so beschrieben werden: Ein veränderliches