Wie zeichneten Wissenschaftler im 19. Jahrhundert komplizierte Diagramme?

Ich frage mich, wie Maxwell im 19. Jahrhundert solche Figuren wie die abgebildete gezeichnet hat. Welche Werkzeuge oder Verfahren brauchte er?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ist es alles Zirkel- und Linealzeichnen?

Antworten (2)

Ich weiß nicht, wie genau dieses Bild gemacht wurde, aber es gibt mindestens zwei Methoden. Die erste besteht darin, dieses Potential zu berechnen (was nicht allzu schwierig ist), genügend viele Punkte zu zeichnen und sie durch glatte Kurven zu verbinden. Dies war in der Zeit vor dem Computer noch weit verbreitet, in den 1970er Jahren, als ein spezielles Zeichenwerkzeug in Form eines gekrümmten Lineals mit variabler Krümmung verwendet wurde. (Ich habe gerade herausgefunden, dass es auf Englisch "französische Kurve" heißt :-) Sie befestigen einen geeigneten Teil dieses "Lineals" an mehreren Punkten, um eine glatte Kurve zu zeichnen.

So sieht es aus:

https://en.wikipedia.org/wiki/French_curve

Die zweite Methode, die verwendet werden konnte, war experimentell. Das Bild der Äquipotentiallinien kann mit Metallstaub auf einer richtig aufgeladenen Platte erhalten werden. Dann kann die Platte fotografiert und vorsichtig vom Foto kopiert werden. Oder gar gezeichnet ohne zu fotografieren auf ein über den Metallstaub gelegtes Transparentpapier. Ich habe gesehen, wie eine solche Methode bei komplizierteren Potentialen verwendet wurde (die numerisch schwer zu berechnen wären). Ein Beispiel für ein solches Foto ist hier:

https://en.wikipedia.org/wiki/Field_line

Beide Methoden wurden noch in den 1970er Jahren verwendet.

Anmerkung. Ob ein Bild in einem alten Buch wirklich die exakten Daten wiedergibt oder nur von einem Künstler gemacht wurde, also ob die Formen und Abstände stimmen, ist mit dem Auge manchmal schwer zu erkennen. Ich habe einige Bilder aus alten Büchern mit einem Computer neu berechnet, und manchmal sehen sie sehr unterschiedlich aus, was darauf hindeutet, dass es sich nur um Handzeichnungen handelt, die wesentliche Merkmale zeigen, aber keine realen Darstellungen eines Objekts. Das Bild, das Sie zeigen, scheint real zu sein, weil es ein ziemlich einfaches Potenzial darstellt, das nicht schwer zu berechnen ist.

Andere mögliche Werkzeuge: Lesbenregel , Splines , Stromabnehmer
Pantograph wird hier nicht viel helfen, aber danke für die Lesbenregel. Englische Namen dieser Dinger sind wirklich lustig :-)
Mir erscheint die französische Kurve am wahrscheinlichsten und ein Spline am unwahrscheinlichsten. (Ich bin mir über die Verwendung von Splines beim Drucken überhaupt nicht sicher.) Ein Stromabnehmer könnte verwendet werden, um eine Zeichnung auf die vom Drucker benötigte Größe zu skalieren.

Ergänzung zu Alexandres Antwort. Mein Vater, der in den 1930er Jahren ausgebildet wurde, verwendete einen Satz "französischer Kurven" wie diesen

Französische Kurven

Zweitens ... vielleicht wurde das Bild im Beitrag nicht von Maxwell selbst gezeichnet, sondern von einem professionellen technischen Künstler.

In der Tat – so schwierig es den jüngeren Leuten erscheinen mag, hatten die meisten Labors (IBM, Bell Labs) und Universitäten bis in die 1980er Jahre professionelle technische Künstler, die alle Figuren und Illustrationen für Artikel und Bücher anfertigten. Ich war am Ende dieser Ära ein Doktorand, und ich kann bezeugen, dass sie wirklich, wirklich gut waren. Aber die Computergrafik wurde „gut genug“, und die Finanzierung für die Künstler verschwand. Wirklich traurig – ich sehe heutzutage viele schlecht durchdachte Handlungen.
Ich habe in den 1970er Jahren "französische Kurven" mit genau derselben Form verwendet, wahrscheinlich waren sie Standard. Für Illustrationen in meinen eigenen Papieren aus dieser Zeit bat ich einen professionellen Zeichner um Hilfe. Dies war ein sehr verbreiteter Beruf, und alle Forschungs- und Ingenieureinrichtungen hatten viele davon.
Als ich nach diesem Bild suchte, fand ich heraus, dass französische Kurven noch zum Verkauf stehen.
Mit den in dieser Antwort sichtbaren französischen Kurvenbildern wird jeder, der dies liest und vorher nichts über französische Kurven gewusst hatte, jetzt die lustige Geschichte verstehen, die Feynman darüber erzählt hat (die ich meinen Kalkülstudenten im ersten Semester erzähle): Lesen Sie den Auszug in die Frage unter math.stackexchange.com/questions/884317/…