Fysikksimulering med pygame: Oversikt

Vi vil forsøkja å ha ein naturlig progresjon på fysikksimuleringane: Vi begynner derfor med enkle eksempel der farten er konstant. Deretter varierer vi farten, men lar krafta / akselerasjonen vera konstant. Så kan vi begynna å variera også på krafta / akselerasjonen. Til slutt tar vi for oss samansette eksempel der mange krefter er involvert. Anbefalt progresjon er å gå gjennom kvart steg med eksempel, ned til og med pkt4. Deretter kan ein velja om ein vil gå direkte på (5), eller sjå på eksempel (under "vidare" på kvar punkt).

1. Pygame basics

Introduksjon til pygame: korleis laga eit vindu og tegna i det.

2 Bevegelse med konstant fart

Fysikken: Fsum er 0, dvs. a = 0. (Newtons første lov)
Illustrerer: rettlinja bevegelse .
Konstantar: vx og vy
Oppdater: x += vx og y += vy.
Eksempel: Ball med med kollisjonshåndtering.
Vidare: Eventhåndtering: Pong, biljard, curling,  enkel space-shooter mm.

3 Bevegelse med konstant akselerasjon

Fysikken: Fsum = konstant gir a = konstant
Illustrerer: Parabelbanar / fritt fall og skrått kast
Konstantar: ax og ay
Oppdater: vx += ax, vy += ay og x og y som over
Eksempel: Sprettball (ax = 0 og ay = g)
Vidare: Kanon. Skrått kast med luftmotstand og fall med luftmotstand. Skihopp og fallskjermhopp.

4 Svingningar. Teori: Svingesystem.

Fysikken: F = -kx (F = f(x) retta mot likevektspunkt)
Illustrerer: Harmoniske svingningar, amplitude og egenfrekvens, .
Konstantar: fjørkonstanten k og massen m (C = k/m)
Oppdater: ax = -Cx, vx og x, som over.
Eksempel: Frie svingningar og dempa svingningar,
Vidare: Svingningar med påtrykt kraft. (resonans og beats) Planpendel, dobbeltpendelen, kaotiske svingningar, kobla svingningar og bølger

5 Bevegelse gravitasjonsfeltet

Fysikken: Gravitasjonsloven
Illustrerer: Sirkel-, ellipse-, parabel- og hyperbelbanar.
Konstantar: Massane til objekta og gravitasjonskonstanten G.
Oppdater: Kraft -> akselerasjon, fart og posisjon.
Eksempel: Planetbanar og tolegemeproblemet.
Vidare: Jordbanen. Satelittbevegelsar med banejustering, mangelegemeproblem, solsystemet og kaotiske system.

6 Og så vidare:

Dei fleste realistiske simuleringar behøver å modellera situasjonar der det er mange typar krefter involvert. For eksempel må vi ofte ta med ei bremsande kraft. Som regel er denne modellert som proporsjonal med farten eller med farten kvadrert. Altså: F = -kv eller F = -kv2. Ballar som skrur eller spinn, opplever ei kraft normalt på bevegelse, den såkalte Magnus-effekten. Sjøl om denne effekten kan brukast på fly, så er det ein liknande effekt, nemlig løftekrafta på flyvingene som virkar her. Andre krefter som ein må kunna modellera er oppdrift. Noken gonger må vi også modellera motorkrefter eller la brukaren styra motorkrafta. Når vi kombinerer alt dette er det mange artige ting vi kan prøva på, som:

LENKER

Orbital resonance.