Tikzでばねを描く

随分前にinkscapeを使って高校物理の問題集に出てくるようなばねの描き方についてのエントリを書きましたが，あれはinkscapeの使い方をあまりよくわかっていない時期に書いたので必要以上に手順が面倒になっています．

Tikzではばねが簡単に描けるので，今回はその紹介をします．
TeX - LaTeX Stack Exchangeというサイトの
Coil path decoration without straight segmentというページを参考にしました．
Tikzでばねを描く際にはパスの装飾を行うdecorationsというライブラリのcoil decorationを使用すればよいのですが，segment lengthの値がうまく設定出来ていない場合には直線的なセグメントが出来てしまいます．上記のページにその不具合を修正したgluon decorationが紹介されていたので，それを拝借してcoil decorationと比較してみました．gluonは勿論QCDのファインマン・ダイアグラムに出てくるgluonです．

通常のcoil decorationでは右端部分に直線的なセグメントが残っています．
gluon decorationではそれが解消されているのが見て取れます．

\documentclass[10pt]{jsarticle}
\usepackage[dvipdfmx]{graphicx}
\PassOptionsToPackage{svgnames}{xcolor}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{calc}
\usetikzlibrary{decorations.markings,decorations.pathmorphing}

%修正されたコイル gluonとして使う
\makeatletter
\pgfdeclaredecoration{gluon}{initial}
{
  \state{initial}[
    width=+0pt,
    next state=coil,
    persistent precomputation={
      \pgfmathsetmacro\matchinglength{
        (ceil(\pgfdecoratedinputsegmentlength / \pgfdecorationsegmentlength) - \pgfdecoratedinputsegmentlength / \pgfdecorationsegmentlength) > 0.5
        ? (\pgfdecoratedinputsegmentlength - 2 * \pgfdecorationsegmentaspect * \pgfdecorationsegmentamplitude) / (floor(\pgfdecoratedinputsegmentlength / \pgfdecorationsegmentlength) + 0.499)
        : (\pgfdecoratedinputsegmentlength - 2 * \pgfdecorationsegmentaspect * \pgfdecorationsegmentamplitude) / (ceil(\pgfdecoratedinputsegmentlength / \pgfdecorationsegmentlength) + 0.499)
      }
      \setlength{\pgfdecorationsegmentlength}{\matchinglength pt}
    },
  ]{}
  \state{coil}[
    switch if less than=%
      0.5\pgfdecorationsegmentlength%
      +\pgfdecorationsegmentaspect\pgfdecorationsegmentamplitude%
      +\pgfdecorationsegmentaspect\pgfdecorationsegmentamplitude to last,
    width=+\pgfdecorationsegmentlength,
  ]
  {
    \pgfpathcurveto
    {\pgfpoint@oncoil{0    }{ 0.555}{ 1}}
    {\pgfpoint@oncoil{0.445}{ 1    }{ 2}}
    {\pgfpoint@oncoil{1    }{ 1    }{ 3}}
    \pgfpathcurveto
    {\pgfpoint@oncoil{1.555}{ 1    }{ 4}}
    {\pgfpoint@oncoil{2    }{ 0.555}{ 5}}
    {\pgfpoint@oncoil{2    }{ 0    }{ 6}}
    \pgfpathcurveto
    {\pgfpoint@oncoil{2    }{-0.555}{ 7}}
    {\pgfpoint@oncoil{1.555}{-1    }{ 8}}
    {\pgfpoint@oncoil{1    }{-1    }{ 9}}
    \pgfpathcurveto
    {\pgfpoint@oncoil{0.445}{-1    }{10}}
    {\pgfpoint@oncoil{0    }{-0.555}{11}}
    {\pgfpoint@oncoil{0    }{ 0    }{12}}
  }
  \state{last}[next state=final]
  {
    \pgfpathcurveto
    {\pgfpoint@oncoil{0    }{ 0.555}{1}}
    {\pgfpoint@oncoil{0.445}{ 1    }{2}}
    {\pgfpoint@oncoil{1    }{ 1    }{3}}
    \pgfpathcurveto
    {\pgfpoint@oncoil{1.555}{ 1    }{4}}
    {\pgfpoint@oncoil{2    }{ 0.555}{5}}
    {\pgfpoint@oncoil{2    }{ 0    }{6}}
  }
  \state{final}{}
}


\begin{document}
\begin{tikzpicture}
%coil
 \begin{scope}
  \coordinate (sprright) at (0,0);
  \coordinate (sprleft) at ($(sprright)+(-2.5,0)$);
  \draw[decoration={coil,aspect=0.3,amplitude=0.3cm,segment length=1.75mm,}]
  decorate {(sprleft)-- (sprright)}; %ばね   
  \node[right=3] at (sprright){通常のcoil decoration};
  \end{scope}

%gluon
 \begin{scope}[shift={(0,-1)}]
  \coordinate (sprright) at (0,0);
  \coordinate (sprleft) at ($(sprright)+(-2.5,0)$);
  \draw[decoration={gluon,aspect=0.3,amplitude=0.3cm,segment length=1.75mm,}]
  decorate {(sprleft)-- (sprright)}; %ばね   
 \node[right=3] at (sprright){gluon decoration};
  \end{scope}

 \begin{scope}[shift={(0,-2)}]
  \coordinate (sprright) at (0,0);
  \coordinate (sprleft) at ($(sprright)+(-2.5,0)$);
  \draw[decoration={gluon,aspect=0.3,amplitude=0.3cm,segment length=1.75mm,}]
  (sprleft) -- +(-0.2,0) decorate {(sprleft)-- (sprright)}-- (sprright)-- ++(0.2,0); %ばね   
 \draw ($(sprleft)+(-0.2,0.2)$)--($(sprleft)+(-0.2,-0.2)$);
  \node[right=3] at (sprright){gluon decorationに端を付け加えたもの};
  \end{scope}
\end{tikzpicture}
\end{document}