¿Qué programas informáticos se utilizan para dibujar diagramas de física y cuáles son sus ventajas relativas?

Question

Sin duda, la gente utiliza una variedad de programas para dibujar diagramas para la física, pero no estoy familiarizado con muchos de ellos. Suelo dibujar las cosas a mano en GIMP que es potente en algunos aspectos, pero consume mucho tiempo para hacer cosas como dibujar círculos o flechas porque las hago con herramientas más primitivas. También es difícil ser preciso.

Sé que algunas personas utilizan LaTeX, pero no estoy muy seguro de lo versátil o fácil que es. Las únicas otras herramientas que conozco son Microsoft Paint y las herramientas integradas en Microsoft Office.

Entonces, ¿qué herramientas utilizan habitualmente los físicos? ¿Cuáles son sus puntos buenos y malos (características, facilidad de uso, portabilidad, etc.)?

Busco una herramienta con gran flexibilidad y una curva de aprendizaje/tiempo de desarrollo mínimos. Si bien me gustaría dibujar a mano y arrastrar y soltar formas prefabricadas, también quiero especificar las ubicaciones exactas de las curvas y formas con ecuaciones cuando necesito una mayor precisión. Además, una funcionalidad mínima de programación sería una buena característica adicional (por ejemplo, la capacidad de ejecutar un bucle que dibuje una serie de líneas con un parámetro variable).

Por favor, recomiende algunos softwares si son buenos para diferentes situaciones.

Answer 1

Este interesante patrón de derivadas que involucran al seno y al coseno está relacionado con el hecho de que e^x es su propia derivada y que e^(ix) = cos(x) + i*sin(x) ( Fórmula de Euler ).

Estos dos hechos son, en cierto sentido, la matemática que se esconde detrás de la explicación más física de Justin L, que puede resultar más intuitiva.

Answer 2

Estoy aprendiendo TikZ (un paquete de dibujo para LaTeX) mientras hablamos. Es bueno para los dibujos de líneas bidimensionales, la sintaxis para especificar formas y curvas es extremadamente versátil, pero la curva de aprendizaje es más empinada que LaTeX incluso.

Hay un magnífico galería de ejemplos de TikZ .

Aquí es otra colección de buenos ejemplos de TikZ en SE.tex.

Answer 3

Interpretaré su término diagrama como "cualquier imagen elegante que capte algo de física".

Para esto no puedo recomendar nada más que MetaPost . Está a la altura de TeX en cuanto a que es un poco difícil de aprender, pero una vez que dominas los fundamentos no creerás que hayas podido usar otra cosa (en particular, GIMP e Inkscape; una buena analogía sería con TeX frente a MS Word).

Propiedades básicas

1. es un lenguaje de programación (sencillo)
2. es vectorial (esto probablemente debería ser obvio, pero aún así)
3. sus primitivas son cosas como puntos, líneas, rutas, splines
4. contiene excelentes facilidades de manipulación de imágenes; puedes decir cosas como "toma esta imagen, escálala por dos y gírala 60 grados"
5. puede insertar etiquetas TeX
6. puede resolver ecuaciones; Esto es un verdadero asesino que nadie más ofrece. Puede dibujar dos curvas $X(t)$ y $Y(t)$ (definidos más cómodamente como splines) y decirle a MP que calcule su intersección, dibuje un punto allí y lo etiquete con algún texto

Historia de éxito

Utilicé MP para crear algunos polígonos en un entramado hexagonal en el contexto de las expansiones de grupos. Había un gran número de esos polígonos que dibujar, así que rápidamente abandoné toda esperanza de intentar dibujarlos a mano en Inkscape o algo similar. Es cierto que probablemente sería más rápido al final, pero odio el trabajo manual; prefiero pasar mucho más tiempo aprendiendo algún lenguaje de programación y luego codificar todo el trabajo en pocos minutos. Así que armé un simple programa MP que ha convertido mis datos de entrada (vértices y aristas de los polígonos como simples números) en hermosas imágenes. Para una noche de trabajo y mi primera vez con MP quedé más que satisfecho.

Golosinas

El mérito de esta increíble foto es de Johan Kåhrström (ver también más cosas en ilustraciones allí).

• http://www.cs.toronto.edu/~mackay/metapost/
• http://www.ursoswald.ch/metapost/tutorial.html
• http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Contravariant_Coordinates.png

Answer 4

En primer lugar no utilizar un gráficos de trama software como Gimp para hacer dibujos. Esto tiene serias desventajas cuando se quieren hacer documentos legibles en pantalla (la imagen se pixela). Para ello, utilice siempre gráficos vectoriales . Wikipedia tiene una buena lista de software de gráficos vectoriales . Entre ellos, recomendaría los siguientes:

• Inkscape (Multiplataforma): Aunque la curva de aprendizaje es un poco empinada, vale la pena. Tenga en cuenta que Inkscape no está pensado para hacer diagramas científicos. Aún así, encontrarás un plugin para LaTeX, exportación a LaTeX/PSTricks, etc.

• Dia (Multiplataforma): Muy simple y fácil, pero no muy potente. No se puede procesar LaTeX .

• Ipe (Multiplataforma): Ipe es algo intermedio entre Inkscape y Dia. También Ipe fue diseñado para el dibujo científico. Puede procesar código fuente LaTeX e importar figuras en PDF.

• WinFIG (Multiplataforma): Aunque comercial es bastante popular en la comunidad científica.

EDITAR: Wikipedia tiene una bonita página en la que se habla de varios programas informáticos que se pueden utilizar para crear figuras. Véase Wikipedia:Cómo crear gráficos para los artículos de Wikipedia

Answer 5

Una de las principales formas en que aparecen el seno y el coseno es como soluciones fundamentales de la ecuación diferencial $y'' = -y$ , conocida como la ecuación de onda. ¿Por qué es una ecuación diferencial importante? Bueno, interpretándola mediante la segunda ley de Newton dice que "la fuerza es proporcional y opuesta a la posición". Por ejemplo, ¡esto es lo que ocurre con un muelle!

Ahora bien, es una ecuación de 2º grado, por lo que tiene un espacio bidimensional de soluciones. ¿Cómo elegir una buena base para ese espacio? Bueno, una forma sería elegir $f$ y $g$ tal que $f' = i f$ y $g' = -i g$ . Sin embargo, eso implica demasiados números imaginarios, así que otra opción es $f' = -g$ y $g' = f$ .

Por lo tanto, si se trata de encontrar dos funciones que expliquen el movimiento oscilatorio, es natural que se elijan funciones que tengan $f' = g$ , $g' = -f$ etc.

(Por otro lado, no está nada claro desde este punto de vista por qué el seno y el coseno deberían tener algo que ver con los triángulos...)