Šroubové plochy jsou geometrické objekty, jejichž základní křivka, známá jako směrová křivka, se spojuje s dalšími vlastnostmi, které závisí na konkrétních parametrech křivky a typu plochy. V tomto textu se zaměříme na základní rovnice, které popisují šroubové plochy definované směrovými křivkami, a to ve vztahu k jejich zakřivení, geodetickým a normálním křivkám, geodetickému zkroucení a dalším důležitým geometrickým charakteristikám.

Začneme základními rovnicemi, které se vztahují k šroubovým plochám, jejichž směrová křivka je parametrizována zakřiveními a křivkami. Uvažujeme-li zakřivení plochy jako konstantní nebo proměnlivé, vyvstávají vztahy, které se týkají jak křivosti, tak tvaru šroubových ploch. To vše ovlivňuje vlastnosti těchto ploch, které jsou klíčové pro výpočty v oblasti geometrie a mechaniky.

Plocha šroubová s konstantní směrovou křivkou

Pokud směrová křivka α je parametrizována délkou oblouku a je definována tak, že křivka zůstává konstantní, pak je pro tuto křivku možno stanovit několik základních rovnic. Například pro křivku šroubové plochy, která je definována jednotkovou rychlostí a neconstantním vektorem γ(u) = c₁T + c₂N + c₃B, kde c₁, c₂ a c₃ jsou konstanty, je základní vztah pro první fundamentální formu následující:

E=(c2vκ1)2+v2κ2,F=0,G=1E = (c_2vκ - 1)^2 + v^2κ^2, \, F = 0, \, G = 1

Tyto rovnice poskytují jasný náhled na to, jak se šroubové plochy chovají při různých podmínkách parametrizace. Směrová křivka v tomto případě určuje základní tvar plochy a její zakřivení v prostoru.

Dalším klíčovým vzorcem je vztah pro normál k ploše, který může být vyjádřen jako:

n=vτc22κn = \frac{ -vτ}{\sqrt{c_2^2κ}}