Введение

Математическое устройство Пара Туси (также известная как механизм Туси) - это математическое устройство, в котором маленький круг вращается внутри большого круга, вдвое большего диаметра меньшего круга. Ротации кругов заставляют точку на окружности меньшего круга колебаться вперед и назад в линейном движении вдоль диаметра большого круга. Пара Туси представляет собой двухколесный гипоциклоид. Пара была впервые предложена персидским астрономом и математиком 13-го века Насиром аль-Дином аль-Туси в его 1247 Tahrir al Majisti (Комментарий к Альмагесту) в качестве решения для широкого движения низших планет и позже широко использовалась в качестве замены экванта, введенного более тысячи лет назад в Альмагесте Птолемея.

Другие источники

Термин "пара туси" - это современный термин, придуманный Эдвардом Стюартом Кеннеди в 1966 году. Это одно из нескольких поздних исламских астрономических устройств, имеющих поразительное сходство с моделями в De revolutionibus Николая Коперника, включая его модель Меркурия и его теорию трепетации. Историки подозревают, что Коперник или другой европейский автор имели доступ к арабскому астрономическому тексту, но точная цепочка передачи еще не была идентифицирована. Ученый и путешественник 16-го века Гийом Постель был предложен как один из возможных посредников. Поскольку пара Туси была использована Коперником в его переформулировании математической астрономии, существует растущий консенсус, что он каким-то образом осознал эту идею. Предполагается, что идея о паре Туси, возможно, пришла в Европу, оставив несколько следов рукописи, поскольку она могла произойти без перевода какого-либо арабского текста на латынь. Одним из возможных путей передачи информации, возможно, была византийская наука; Грегорий Хиониад перевел некоторые работы аль-Туси с арабского на византийский греческий. Несколько византийских греческих рукописей, содержащих туси, все еще сохранились в Италии. Существуют и другие источники для этой математической модели преобразования круговых движений в обратное линейное движение. Он содержится в Комментарии Прокла к Первой Книге Евклида, и концепция была известна в Париже к середине 14-го века. В своих вопросах о Сфере (написанных до 1362 года) Николь Оресме описала, как сочетать круговые движения для получения взаимного линейного движения планеты вдоль радиуса ее эпицикла. Описание Оресме неясно, и неясно, представляет ли это независимое изобретение или попытку справиться с плохо понятым арабским текстом.

Поздние примеры

Хотя пара Туси была разработана в астрономическом контексте, позже математики и инженеры разработали аналогичные версии того, что стало называться гипоциклоидными механизмами прямой линии. Математик Джероламо Кардано разработал систему, известную как движение Кардана (также известную как Карданская передача). Инженеры XIX века Джеймс Уайт, Мэтью Мюррей, а также более поздние конструкторы разработали практические приложения гипоциклоидного механизма прямой линии. В 2021 году Джон Гудман разработал практическую и механически простую версию пары Tusi, которая избегает использования внешнего колеса передач, чтобы обеспечить линейное движение. Он использует 3 стандартных шпона. На центральном вале установлена вращающаяся (синяя) рука, на которую прикреплена фиксированная (желтая) передача. (красная) редукторная передача на ручке соединяется с фиксированной передачей. Третья (зеленая) передача соединяется с холостой передачей. Третья передача имеет половину зубов фиксированной передачи. На третьей передаче прикреплена (оранжевая) рука. Если длина рукава равна расстоянию между фиксированной и внешней передачами = d, то рука описывает прямую линию броска = 2d. Преимущество этой конструкции заключается в том, что если стандартные модульные передачи, которые не обеспечивают требуемый бросок, не должны быть колинейно соединены с другими двумя передачами.

Гипотрохоидные

Свойство пары Туси состоит в том, что точки на внутреннем круге, которые не находятся на окружности, следят за эллипсами. Эти эллипсы и прямая линия, прочерченная классической парой Туси, являются особыми случаями гипотрохоидов.