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diff --git a/macros/latex/contrib/schulmathematik/schulma-physik.sty b/macros/latex/contrib/schulmathematik/schulma-physik.sty index bfd0e59103..3ce073aa2a 100644 --- a/macros/latex/contrib/schulmathematik/schulma-physik.sty +++ b/macros/latex/contrib/schulmathematik/schulma-physik.sty @@ -1,8 +1,7 @@ % schulmathematik bundle: package schulma-physik -% Version 1.1 -% 13. März 2021 -\RequirePackage{xparse} -\ProvidesExplPackage {schulma-physik} {2021-03-13} {1.1} {Befehle für die Schulphysik} +% Version 1.2 +% 18. Dezember 2021 +\ProvidesExplPackage{schulma-physik}{2021-12-18}{1.2}{Befehle für die Schulphysik} \RequirePackage [locale=DE] {siunitx} \RequirePackage {tikz} @@ -11,83 +10,230 @@ { \ensuremath { - \SI {#1} {#2} + \qty {#1} {#2} \; \widehat {=} \; - \SI {#3} {#4} + \qty {#3} {#4} } } -\NewDocumentCommand \tSI {m m} +\NewDocumentCommand \tqty {m m} { \ensuremath { \group_begin: \textstyle - \SI [ per-mode = fraction ] {#1} {#2} + \qty [ per-mode = fraction ] {#1} {#2} \group_end: } } -\NewDocumentCommand \tsi {m} +\cs_new_eq:NN \tSI \tqty + +\NewDocumentCommand \tunit {m} { \ensuremath { \group_begin: \textstyle - \si [ per-mode = fraction ] {#1} + \unit [ per-mode = fraction ] {#1} \group_end: } } +\cs_new_eq:NN \tsi \tunit + \NewDocumentCommand \Beschl {m} { - \tSI{#1}{\m\per\square\s} + \tqty {#1} { \m \per \square \s } } \NewDocumentCommand \Erdb { } { - \tSI{9,81}{\m\per\square\s} + \tqty {9,81} { \m \per \square \s } } \NewDocumentCommand \Ortsf { } { - \tSI{9,81}{\N\per\kg} + \tqty {9,81} { \N \per \kg } } \NewDocumentCommand \Elem { } { - \SI{1,60e-19}{\coulomb} + \qty {1,60e-19} {\coulomb} } \NewDocumentCommand \Elekm { } { - \SI{9,11e-31}{\kg} + \qty {9,11e-31} {\kg} } \NewDocumentCommand \Lichtg { } { - \SI{3,00e8}{\m\per\s} + \qty {3,00e8} { \m \per \s } } \NewDocumentCommand \Planck { } { - \SI{6,63e-34}{\J.\s} + \qty {6,63e-34} { \J . \s } } \NewDocumentCommand \EFK { } { - \SI{8,85e-12}{\A\s\per\V\per\m} + \qty {8,85e-12} { \A \s \per \V \per \m } } \NewDocumentCommand \MFK {s} { \IfBooleanTF {#1} { - \SI{1,26e-6}{\V\s\per\A\per\m} + \qty {1,26e-6} { \V \s \per \A \per \m } + } + { + \ensuremath + { + 4 \, \pi \cdot + \qty [ print-unity-mantissa = false ] { e-7 } { \V \s \per \A \per \m } + } + } + } + +\dim_const:Nn \c_schulma_physik_messschieber_l_skala_dim {15.2cm} +\dim_const:Nn \c_schulma_physik_messschieber_b_skala_dim {15mm} +\dim_const:Nn \c_schulma_physik_messschieber_l_schieber_dim {4cm} +\dim_const:Nn \c_schulma_physik_messschieber_b_schieber_dim {17mm} +\dim_const:Nn \c_schulma_physik_messschieber_l_fenster_dim {25mm} +\dim_const:Nn \c_schulma_physik_messschieber_b_fenster_dim {1cm} + +\NewDocumentCommand \Messschieber {m} + { + \begin {tikzpicture} [ font = \sffamily ] + % Hauptskala + \draw ( -1.6cm , -0.5 * \c_schulma_physik_messschieber_b_skala_dim + 0.5 * \c_schulma_physik_messschieber_b_fenster_dim ) + -- ++ ( \c_schulma_physik_messschieber_l_skala_dim , 0 ) node [ above~left ] { \small cm } + -- ++ ( 0 , \c_schulma_physik_messschieber_b_skala_dim ) + -- ++ ( - \c_schulma_physik_messschieber_l_skala_dim , 0) + -- cycle ; + \int_step_inline:nnn {0} {120} + { + \int_set:Nn \l_tmpa_int { \int_mod:nn {##1} {10} } + \int_compare:nNnTF {\l_tmpa_int} = {0} + { + \draw (##1*1mm,-1mm)--(##1*1mm,6mm) node [ left , xshift=2pt , yshift = -2pt ] + { \footnotesize \int_eval:n {##1/10} } ; + } + { + \int_compare:nNnTF {\l_tmpa_int} = {5} + { + \draw (##1*1mm,-1mm)--(##1*1mm,4.5mm); + } + { + \draw (##1*1mm,-1mm)--(##1*1mm,3mm); + } + } } + % Schieber + \draw [ fill = white , even~odd~rule ] + ( #1cm - 0.5 * \c_schulma_physik_messschieber_l_schieber_dim + 4.5mm , + -0.5 * \c_schulma_physik_messschieber_b_schieber_dim + 0.5 * \c_schulma_physik_messschieber_b_fenster_dim ) + rectangle ++ ( \c_schulma_physik_messschieber_l_schieber_dim , \c_schulma_physik_messschieber_b_schieber_dim ) + { [rounded~corners = 0.5 * \c_schulma_physik_messschieber_b_fenster_dim ] + ( #1cm - 0.5 * \c_schulma_physik_messschieber_l_fenster_dim + 4.5mm , 0 ) + rectangle ++ ( \c_schulma_physik_messschieber_l_fenster_dim , \c_schulma_physik_messschieber_b_fenster_dim ) } ; + % Noniusskala + \int_step_inline:nnn {0} {10} { - \ensuremath { 4\,\pi\cdot\SI{e-7}{\V\s\per\A\per\m} } + \int_set:Nn \l_tmpa_int { \int_mod:nn {##1} {10} } + \int_compare:nNnTF {\l_tmpa_int} = {0} + { + \draw ( #1cm + ##1 * 0.9mm , 0 ) -- ( #1cm + ##1 * 0.9mm , -1.6mm ) ; + } + { + \int_compare:nNnTF {\l_tmpa_int} = {5} + { + \draw ( #1cm + ##1 * 0.9mm , 0 ) -- ( #1cm + ##1 * 0.9mm , -1.3mm ) ; + } + { + \draw ( #1cm + ##1 * 0.9mm , 0 ) -- ( #1cm + ##1 * 0.9mm , -1mm ) ; + } + } } + \end{tikzpicture} + } + +\dim_new:N \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim +\dim_set:Nn \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim {2mm} +\dim_new:N \l_schulma_physik_messschraube_skalenstrich_y_dim +\dim_new:N \l_schulma_physik_messschraube_skalenstrich_deltay_dim +\int_new:N \l_schulma_physik_messschraube_skalenbeschriftung_int +\fp_new:N \l_schulma_physik_messschraube_hundertstelbruchteile_fp + +\NewDocumentCommand \Messschraube {m} + { + % nach: dexteritas, https://tex.stackexchange.com/questions/472876/how-to-draw-micrometer-scale-using-tikz + \begin{tikzpicture} [ font = \sffamily ] + % horizontale Skala + \draw [semithick] (0,0) -- ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , 0 ) ; + \int_step_inline:nnn {0} { \fp_to_int:n {#1} + 2 } + { + \int_compare:nNnTF { \int_mod:nn {##1} {5} } = {0} + { + \draw [thick] ( ##1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , -0.5 ) -- ++ (0,0.65) node [above] { \small ##1 } ; + } + { + \draw ( ##1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , 0) -- ++ (0,-0.5) ; + } + } + \node [ above~right ] at (-5mm,-1cm) {\small mm} ; + % drehbare Skala + \fp_set:Nn \l_schulma_physik_messschraube_hundertstelbruchteile_fp { #1 * 100 - \fp_to_int:n { #1 * 100} } + \fill [white] ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , 1cm ) -- ++ (8mm,5mm) -- ++ (0,-3cm) -- ++ (-8mm,5mm) -- cycle ; + \draw [thin] ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , 1 ) -- ++ (0,-2cm) ; + \draw ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , 1cm ) -- ++ (8mm,5mm) ; + \draw ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , -1cm ) -- ++ (8mm,-5mm) ; + \int_step_inline:nnn {-17} {17} + { + \int_set:Nn \l_schulma_physik_messschraube_skalenbeschriftung_int + { + \int_mod:nn { \fp_to_int:n { #1 * 100 } + ##1 } {100} + } + \dim_set:Nn \l_schulma_physik_messschraube_skalenstrich_y_dim + { + \fp_eval:n { ( ##1 - \l_schulma_physik_messschraube_hundertstelbruchteile_fp ) / 18 } cm + } + \int_compare:nNnTF { \int_mod:nn {\l_schulma_physik_messschraube_skalenbeschriftung_int} {5} } = {0} + { + % langer Strich mit Zahl + \dim_set:Nn \l_schulma_physik_messschraube_skalenstrich_deltay_dim { 4.375mm * ##1/18 } + \int_compare:nNnTF {\l_schulma_physik_messschraube_skalenbeschriftung_int} < {10} + { + \draw ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , \l_schulma_physik_messschraube_skalenstrich_y_dim ) + -- ++ ( 7mm , \l_schulma_physik_messschraube_skalenstrich_deltay_dim ) + node [right] { \footnotesize 0 \int_to_arabic:n {\l_schulma_physik_messschraube_skalenbeschriftung_int} } ; + } + { + \draw ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , \l_schulma_physik_messschraube_skalenstrich_y_dim ) + -- ++ ( 7mm , \l_schulma_physik_messschraube_skalenstrich_deltay_dim ) + node [right] { \footnotesize \int_to_arabic:n {\l_schulma_physik_messschraube_skalenbeschriftung_int} } ; + } + } + { + % kurzer Strich + \dim_set:Nn \l_schulma_physik_messschraube_skalenstrich_deltay_dim { 2.5mm * ##1/18 } + \draw ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , \l_schulma_physik_messschraube_skalenstrich_y_dim ) + -- ++ ( 4mm , \l_schulma_physik_messschraube_skalenstrich_deltay_dim ) ; + } + } + % oberer und unterer Rand + \draw (-5mm,1cm) -- ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , 1cm ) ; + \draw (-5mm,-1cm) -- ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim , -1cm ) ; + \draw ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim + 8mm, 1.5cm ) -- ++ (2cm,0) ; + \draw ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim + 8mm, -1.5cm ) -- ++ (2cm,0) ; + % geschwungene Linien links und rechts + \draw (-5mm,-1cm) to [ out=130 , in=-130 ] (-5mm,0) to [ out=130 , in=-130 ] (-5mm,1cm) ; + \draw [very~thin] (-5mm,0) to [ out=50 , in=-50 ] (-5mm,1cm) ; + \draw ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim + 2.8cm , 1.5cm ) to [ out=-50 , in=50 ] ++ (0,-1.5cm) to [ out=-50 , in=50 ] ++ (0,-1.5cm) ; + \draw [very~thin] ( #1 * \l_schulma_physik_messschraube_massstab_dim + 2.8cm , 0 ) to [ out=130 , in=-130 ] ++ (0,1.5cm) ; + \end{tikzpicture} } \ExplSyntaxOff |