ArsTeXnica, Numero 4, Ottobre 2007 - GuIT - Scuola Superiore Sant ...

ArsT EXnica Nº 4, Ottobre 2007 Illustrazioni 3D di Dinamica del Volo con Sketch e LAT EX
x
H0
Hz
O
z
H ′ 0
Figura 7: Un’elica di asse z e passo p = tan θ.
La curva di Figura 7 si otterrà con i comandi
seguenti:
def pO (0 ,0 ,0) def pH0 (3 ,0 ,0)
def vK [0 ,0 ,1]
def Helix {
% parametri
def nsteps 180
def angle _ step (360+180)/ nsteps
def pitch _ angle 10
def radius |( pH 0) -( pO )|
def pitch radius * ( angle _ step /57.3)
* sin ( pitch _ angle )/ cos ( pitch _ angle )
def tHelix rotate ( angle _step ,(0 ,0 ,0) ,[ vK ])
then translate ( pitch *[ vK ])
% elica
sweep [ line width =2.8 pt , color = red ] {
nsteps , [[ tHelix ]]
} ( pH 0)
% punto pieno in H0
special |
\ fill [ style = solid ] #1 circle (2 pt );
|( pH 0)
% cerchio di base , z =0
def BaseCircle {
sweep [ line width =1.8 pt , color =gray ,
style = dashed ] {
36 ,
rotate (360/36 , (0 ,0 ,0) , [ vK ])
} (pH 0)
}
% commenta per non disegnare il cerchio
{ BaseCircle }
}
put { view (( pEye ), ( pLookAt ), [0 ,0 ,1]) } {
{ Helix }
}
L’istruzione sweep viene utilizzata sia per disegnare
l’elica che per disegnare la circonferenza tratteggiata
sul piano z = 0. Per usare questo comando
bisogna specificare: (i) il numero di cicli di disegno
(vedi nsteps), (ii) la trasformazione da applicare
all’istanza precedente per ottenerne una corrente
(vedi [[tHelix]]) e (iii) un oggetto generatore,
nel nostro esempio un punto (vedi (pH0) nella
definizione dell’elica e di BaseCircle).
Si osservi come il comando sweep sia stato utilizzato
nel listato di pyramid.sk specificando una linea
(vedi line(p0)(p1)) come oggetto generatore
H
θ
y
θ
60
ed ottenendo come risultato la superficie laterale
della piramide di Figura 3.
Un’ulteriore esempio di effetto grafico ottenuto
per mezzo di un ciclo è costituito dalle annotazioni
di Figura 7 che mostrano l’entità dell’angolo
θ. Un’istruzione di sweep viene qui utilizzata per
disegnare gli archi di circonferenza che terminano
con una freccia. Se si considera, ad esempio, il
punto H0, per applicare correttamente il comando
sweep va definito un punto H ′ 0 lungo la retta
orizzontale uscente da H0. Il punto H ′ 0 diventa il
punto generatore dello sweep e viene trasformato
nel punto H ′′
0 , appartenente alla tangente all’elica
passante per H0. In linguaggio Sketch si scriverà:
% vettore lungo il raggio
def vR0 unit ( ( pH 0) -( pO) )
% vettore orizzontale
def vH0 unit ( [ vR 0]*[ vK] )
% punto H ′
0
def pH 01 ( pH 0)+3*[ vH 0]
def tH 02 rotate ( pitch _ angle ,( pH 01) ,[ vR 0])
% punto H ′′
0 lungo la tangente all ’ elica
def pH 02 [[ tH 02]]*( pH 01)
% arco
sweep [ line width =1.8 pt , color =blue ,
style = solid , arrows = - >]{
4,
}( pH 01)
rotate ( pitch _ angle /4 ,( pH 0) ,[ vR 0])
% linee e punti con Tikz
special |
\ draw [-, solid , line width =0.8 pt ]#1 -- #2;
\ fill [ style = solid ] #1 circle (2 pt );
\ fill [ style = solid ] #2 circle (2 pt );
\ fill [ style = solid ] #3 circle (2 pt );
\ draw [-, solid , line
|( pH 0)( pH 01)( pH 02)
width =0.8 pt ]#1 -- #3;
% simbolo θ con Tikz
special |
\ path [ line width =0 pt ]#1
to node [ node distance =0pt , pos =0.4 ,
pin ={[ pin distance =24 pt ,
pin edge ={ bend left ,blue , thick }]
-45:$\ theta$}]{} #2;
|( pH 01)( pH 02)
Per un punto H qualsiasi lungo l’elica, l’effetto voluto
viene realizzato potendo comodamente ottenere
in Sketch un vettore dal prodotto vettoriale
di altri due. Si costruiranno: un punto H ′ staccandolo
lungo una retta orizzontale uscente da H
e normale al raggio locale, ed un punto Hz proiettando
H sull’asse. Osservando che i due vettori
H −Hz ed (H ′ −H)× ⃗ k sono paralleli, si potrà definire
un vettore da utilizzare nell’istruzione sweep
come asse di rotazione. Tale operazione avrà come
centro il punto H e come punto generatore il
punto H ′ . L’effetto grafico voluto è mostrato in
Figura 7.
4 Uso avanzato di Sketch
Le caratteristiche del linguaggio di composizione
di una scena messe a disposizione da Sketch sono
tali da poter dire che le illustrazioni tridimensionali
con esso ottenibili sono di fatto delle illustrazioni
avanzate.
La possibilità di costruire delle superfici dello
spazio come reticolati, cioè come insiemi di tasselli