Inclinedthrow.gif(400 × 288像素,文件大小:374 KB,MIME类型:image/gif、​循环、​102帧、​10秒)


摘要

描述
English: Trajectories of three objects thrown at the same angle (70°). The black object doesn't experience any form of drag and moves along a parabola. The blue object experiences Stokes' drag, and the green object Newton drag.
日期
来源 自己的作品
作者 AllenMcC.
其他版本 Inclinedthrow2.gif
GIF开发
InfoField
 
本GIF 位图使用Matplotlib创作。
源代码
InfoField

Python code

#!/usr/bin/python3
# -*- coding: utf8 -*-

import os
import inspect
from math import *
import numpy as np
from scipy.integrate import odeint
from scipy.optimize import newton
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import animation

# settings
mpl.rcParams['path.snap'] = False
fname = 'inclinedthrow'
size = 400, 288
l, w, b, h = 22.5/size[0], 1-23/size[0], 22.5/size[1], 1-23/size[1]
nframes = 102
delay = 8
lw = 1.
ms = 6
c1, c2, c3 = "#000000", "#0000ff", "#007100"

def projectile_motion(g, mu, pot, xy0, vxy0, tt):
    # use a four-dimensional vector function vec = [x, y, vx, vy]
    def dif(vec, t):
        # time derivative of the whole vector vec
        v = hypot(vec[2], vec[3])
        vxrel, vyrel = vec[2] / v, vec[3] / v
        return [vec[2], vec[3], -mu * v**pot * vxrel, -g - mu * v**pot * vyrel]

    # solve the differential equation numerically
    vec = odeint(dif, [xy0[0], xy0[1], vxy0[0], vxy0[1]], tt)
    return vec[:, 0], vec[:, 1], vec[:, 2], vec[:, 3]  # return x, y, vx, vy

g = 1.
theta  = radians(70)
v0 = sqrt(g/sin(2*theta))
vinf = 2.1
# use identical terminal velocity vinf for both types of friction
mu_stokes = g / vinf**1
mu_newton = g / vinf**2
x0, y0 = 0.0, 0.0
vx0, vy0 = v0 * cos(theta), v0 * sin(theta)

T = newton(lambda t: projectile_motion(g, 0, 0, (x0, y0), (vx0, vy0), [0, t])[1][1], 2*vy0/g)
nsub = 10
tt = np.linspace(0, T * nframes / (nframes - 1), (nframes - 1) * nsub + 1)

traj_free = projectile_motion(g, 0, 0, (x0, y0), (vx0, vy0), tt)
traj_stokes = projectile_motion(g, mu_stokes, 1, (x0, y0), (vx0, vy0), tt)
traj_newton = projectile_motion(g, mu_newton, 2, (x0, y0), (vx0, vy0), tt)

def animate(nframe, saveframes=False):
    print(nframe, '/', nframes)
    t = T * float(nframe) / nframes
    
    plt.clf()
    fig.gca().set_position((l, b, w, h))
    fig.gca().set_aspect("equal")
    plt.xlim(0, 1)
    plt.ylim(0, (h*size[1]) / (w*size[0]))
    plt.xticks([]), plt.yticks([])
    plt.xlabel('Distance', size=12)
    plt.ylabel('Height', size=12)
    
    plt.plot(traj_free[0][:nframe*nsub+1], traj_free[1][:nframe*nsub+1],
        '-', lw=lw, color=c1)
    plt.plot(traj_free[0][nframe*nsub], traj_free[1][nframe*nsub],
        'ok', color=c1, markersize=ms, markeredgewidth=0)
    
    plt.plot(traj_stokes[0][:nframe*nsub+1], traj_stokes[1][:nframe*nsub+1],
        '-', lw=lw, color=c2)
    plt.plot(traj_stokes[0][nframe*nsub], traj_stokes[1][nframe*nsub],
        'ok', color=c2, markersize=ms, markeredgewidth=0)
    
    plt.plot(traj_newton[0][:nframe*nsub+1], traj_newton[1][:nframe*nsub+1],
        '-', lw=lw, color=c3)
    plt.plot(traj_newton[0][nframe*nsub], traj_newton[1][nframe*nsub],
        'ok', color=c3, markersize=ms, markeredgewidth=0)
    
    if saveframes:
        # export frame
        dig = int(ceil(log10(nframes)))
        fsavename = ('frame{:0' + str(dig) + '}.svg').format(nframe)
        fig.savefig(fsavename)
        with open(fsavename) as f: content = f.read()
        content = content.replace('pt"', 'px"').replace('pt"', 'px"')
        with open(fsavename, 'w') as f: f.write(content)

fig = plt.figure(figsize=(size[0]/72., size[1]/72.))

os.chdir(os.path.dirname(os.path.abspath(inspect.getfile(inspect.currentframe()))))
for i in range(nframes):
    animate(i, True)
os.system('convert -loop 0 -delay ' + str(delay) + ' frame*.svg +dither ' + fname + '.gif')
# keep last frame for two seconds
os.system('gifsicle -k32 --color-method blend-diversity -b ' + fname + '.gif -d' + str(delay) + ' "#0-' + str(nframes-2) + '" -d200 "#' + str(nframes-1) + '"')
for i in os.listdir('.'):
    if i.startswith('frame') and i.endswith('.svg'):
        os.remove(i)

许可协议

我,本作品著作权人,特此采用以下许可协议发表本作品:
w:zh:知识共享
署名 相同方式共享
您可以自由地:
  • 共享 – 复制、发行并传播本作品
  • 修改 – 改编作品
惟须遵守下列条件:
  • 署名 – 您必须对作品进行署名,提供授权条款的链接,并说明是否对原始内容进行了更改。您可以用任何合理的方式来署名,但不得以任何方式表明许可人认可您或您的使用。
  • 相同方式共享 – 如果您再混合、转换或者基于本作品进行创作,您必须以与原先许可协议相同或相兼容的许可协议分发您贡献的作品。

说明

添加一行文字以描述该文件所表现的内容

此文件中描述的项目

描繪內容

文件历史

点击某个日期/时间查看对应时刻的文件。

日期/时间缩⁠略⁠图大小用户备注
当前2020年10月21日 (三) 16:102020年10月21日 (三) 16:10版本的缩略图400 × 288(374 KB)Geek3adjusted friction coefficients such to make terminal velocity of both trajectories equal. In this case, the Newton projectile moves further.
2009年10月21日 (三) 12:572009年10月21日 (三) 12:57版本的缩略图400 × 288(453 KB)AllenMcC.added Newton drag
2008年12月22日 (一) 00:402008年12月22日 (一) 00:40版本的缩略图400 × 299(393 KB)AllenMcC.== Summary == {{Information |Description={{en|1=Trajectories of two objects thrown at the same angle. The blue object doesn't experience any drag and moves along a parabola. The black object experiences Stokes' drag.}} |Source=Own work by uploader |Author
2008年12月18日 (四) 20:122008年12月18日 (四) 20:12版本的缩略图400 × 299(393 KB)AllenMcC.== Summary == {{Information |Description={{en|1=Trajectories of two objects thrown at the same angle. The blue object doesn't experience any drag and moves along a parabola. The black object experiences Stokes' drag.}} |Source=Own work by uploader |Author
2008年12月15日 (一) 04:072008年12月15日 (一) 04:07版本的缩略图700 × 519(636 KB)AllenMcC.{{Information |Description={{en|1=Trajectories of two objects thrown at the same angle. The blue object doesn't experience friction and moves along a parabola. The black object experiences Stokes friction.}} |Source=Own work by uploader |Author=[[User:All

以下3个页面使用本文件:

全域文件用途

以下其他wiki使用此文件:

查看本文件的更多全域用途