Данная программа представляет собой простенькую интерактивную симуляцию гравитационного взаимодействия шариков. Она позволяет пользователям добавлять и удалять шарики, изменять их параметры, а также наблюдать, как они взаимодействуют под воздействием гравитационных сил. Это отличный инструмент для изучения динамики и физических процессов на интуитивном уровне.
Описание функциональности
1. Основная идея
Программа моделирует гравитационные взаимодействия между шариками. Каждый шарик представляет собой физическое тело с определенной массой, радиусом и скоростью. Взаимодействие шариков основано на законе всемирного тяготения Ньютона:
где:
- F — сила притяжения;
- G — гравитационная постоянная;
- m_1, m_2 — массы взаимодействующих тел;
- r — расстояние между телами.
Шарики движутся в зависимости от приложенных к ним сил. Если два шарика находятся на расстоянии меньше суммы их радиусов, они сталкиваются. При этом реализована простая модель отталкивания.
2. Интерактивные элементы
Верхняя панель управления
На верхней панели расположены настройки для глобальных параметров симуляции:
- Масштаб: позволяет увеличивать или уменьшать отображение шариков, сохраняя точность вычислений.
- Гравитационная постоянная G : регулирует силу гравитационного взаимодействия. Чем выше значение, тем сильнее притяжение между шариками.
Панель настройки новых шариков
Пользователь может добавлять новые шарики, задавая их параметры:
- Размер: радиус шарика.
- Масса: влияет на силу гравитационного взаимодействия.
- Скорость по осям X и Y: определяет начальное направление и скорость движения шарика.
Регулировка высоты холста
Под холстом находится бегунок, позволяющий изменять высоту области симуляции. Это полезно для создания больших пространств, если требуется разместить больше шариков.
Управление шариками
- Добавление шариков: для добавления нового шарика достаточно кликнуть на холсте. Параметры шарика будут заданы на основании настроек на панели.
- Удаление шариков: если щелкнуть правой кнопкой мыши на шарике, он будет удален из симуляции.
3. Физическая модель
Гравитационное взаимодействие
Каждый шарик взаимодействует с другими в соответствии с законом всемирного тяготения. Расчет силы производится по формуле выше, и она раскладывается на компоненты F_x и F_y , чтобы определить изменение скорости и направления движения.
Столкновения
Если два шарика находятся слишком близко, они "отталкиваются" друг от друга, создавая эффект, схожий с упругим столкновением. Это предотвращает их слипание и обеспечивает реалистичное поведение. Однако, массу можно задать и отрицательной. Получаются интересные эффекты.
Орбиты
При правильном подборе начальных условий (масса, скорость, расстояние) шарики могут начать двигаться по орбитам вокруг друг друга, демонстрируя поведение, схожее с движением планет и спутников.
4. Техническая реализация
Программа написана на языке JavaScript и использует элемент `<canvas>` для отрисовки. Динамическое изменение параметров обеспечивается:
- Обработчиками событий: для кликов мыши и изменения значений на панелях.
- Анимацией: каждая итерация обновляет положение шариков и их взаимодействия, создавая иллюзию непрерывного движения.
5. Пример использования
Шаги для создания симуляции:
1. Настройте параметры глобальной симуляции (масштаб и гравитационную постоянную) на верхней панели.
2. Выберите параметры для шариков: размер, масса, скорость.
3. Щелкните мышью на холсте, чтобы добавить шарик.
4. Повторите для добавления нескольких шариков.
5. Наблюдайте, как шарики взаимодействуют.
6. Если необходимо удалить шарик, щелкните на нем правой кнопкой мыши.
6. Практическое применение
- Обучение физике: студенты могут наблюдать действие закона всемирного тяготения в реальном времени.
- Научные демонстрации: визуализация орбитального движения и столкновений.
- Развлечение: создание симуляций с произвольным количеством шариков и параметров.
7. Заключение
Программа — это интерактивная визуализация сложных физических процессов. Она проста в использовании и в то же время демонстрирует фундаментальные законы природы. Возможность настраивать параметры позволяет изучить влияние массы, радиуса, скорости и гравитации на движение объектов. Это идеальный пример того, как программирование может быть полезным инструментом для обучения и творчества.
Ссылка на симуляцию: https://sergsergius.ru/%d1%81%d0%b8%d0%bc%d1%83%d0%bb%d1%8f%d1%82%d0%be%d1%80-%d0%b3%d1%80%d0%b0%d0%b2%d0%b8%d1%82%d0%b0%d1%86%d0%b8%d0%b8/
HTML вы можете скачать здесь: https://sergsergius.ru/forum/topic/%d0%ba%d0%be%d0%b4-html-%d1%81%d0%b8%d0%bc%d1%83%d0%bb%d1%8f%d1%82%d0%be%d1%80%d0%b0-%d0%b3%d1%80%d0%b0%d0%b2%d0%b8%d1%82%d0%b0%d1%86%d0%b8%d0%b8/