由弹簧连接的两个质量...试图模拟飞行但遇到困难

Question

我们有两个质量相等的 0.1kg 质量，它们通过一个刚性弹簧连接，k = 10^5 N/m。弹簧的静止长度（以及两个质量之间的初始距离）为 d0 = 0.15m

质量 1 的初速度为 (2.77, 1.25, 0) m/s，质量 2 的初速度为 (1.25, 4, 0) m/s。

我想编写一个代码来模拟这个系统在重力作用下的飞行，同时忽略空气阻力。我还想在系统的质心处放置第三个球体。

这是我目前所写的：

from visual import *

mass1 = sphere(radius = 0.01)
mass2 = sphere(pos = (0.15, 0, 0), radius = 0.01)
COM = sphere(pos = (0.15/2, 0, 0), radius = 0.01)

mass1.m = 0.1
mass2.m = 0.1

k = 1*10**5

mass1.v = vector(2.77, 1.25, 0)
mass2.v = vector(1.25, 4, 0)

mass1.p = mass1.v*mass1.m
mass2.p = mass2.v*mass2.m

dt = 0.0001
t = 0

while 1:
    g = 9.8
    d = (mass1.pos-mass2.pos)/mag(mass1.pos-mass2.pos)

    Ft12 = mass1.m*d*k*0.15
    Ft21 = mass2.m*d*k*0.15

    Fnet = Ft12 + Ft21

    mass1.p += Fnet*dt
    mass2.p += Fnet*dt

    mass1.vA = 0.5*(mass1.v + (mass1.p/mass1.m))
    mass2.vA = 0.5*(mass1.v + (mass2.p/mass2.m))

    mass1.pos += mass1.vA*dt
    mass2.pos += mass2.vA*dt
    COM.pos = (mass1.pos-mass2.pos)/2 + mass1.pos

    t += dt

Ft12 是从球 1 到球 2 的张力，而 Ft21 是从 2 到 1。当然，如果我得到准确的结果，我不会发布这个，但我什至没有得到结果我可以很容易地观察。屏幕很快就变黑了，我没有机会看到发生了什么。我基本上希望这个系统在重力的影响下被“抛出”，你可以想象 COM 的轨迹将是抛物线的轨迹。任何帮助将不胜感激。如果我弄错了力量，或者我需要在某些地方添加一些，请告诉我！

谢谢大家！

Answer 1

我对这条线有严重的怀疑：

dt += 1

我猜dt 是时间步长。每次循环时，您都会将时间步长增加一秒。通常你会增加时间：

t += dt

但您还没有时间变量。一旦你的时间步长变大，所有的地狱都会崩溃。现在我只想删除dt += 1 行。

至于代码的其余部分，我没有详细查看它，我无法猜测您的符号表示什么。代码中可能还有更多问题。

Answer 2

您没有延迟动画的“睡眠”时间。随着球体随着时间的推移从屏幕上消失（我实际上并没有看过它的物理特性，所以我不知道你是否想要那个）并且因为你在时间步长之间没有延迟 - 它们似乎立即消失了。

如果你

from time import sleep

那么你可以运行下面的循环来代替

dt = 0.0001
for step in range(1000):
    g = 9.8
    d = (mass1.pos-mass2.pos)/mag(mass1.pos-mass2.pos)

    Ft12 = mass1.m*d*k*0.15
    Ft21 = mass2.m*d*k*0.15

    Fnet = Ft12 + Ft21

    mass1.p += Fnet*(dt*step)
    mass2.p += Fnet*(dt*step)

    mass1.vA = 0.5*(mass1.v + (mass1.p/mass1.m))
    mass2.vA = 0.5*(mass1.v + (mass2.p/mass2.m))

    mass1.pos += mass1.vA*(dt*step)
    mass2.pos += mass2.vA*(dt*step)
    COM.pos = (mass1.pos-mass2.pos)/2 + mass1.pos
    sleep(0.5)

我只删除了 while(1)，因为我不喜欢无限循环 =P

这至少可以让您看到三个球体在做什么，这样您就可以检查它们的行为是否符合您的预期。