在Windows系统下用python编写一个程序:以太阳为参考,自行给定初始条件使天体绕太阳的轨道分别为圆形,椭圆,双曲线和抛物线,用四个子图画出各轨道随时间演化的动态图。不用FuncAnimation。
时间: 2023-06-12 11:03:27 浏览: 88
如何利用Python动态模拟太阳系运转
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好的,我可以为您提供一个基于matplotlib的解决方案。您可以按照以下步骤操作:
1. 安装必要的库
您需要安装matplotlib库和numpy库。您可以使用以下命令在命令行中安装它们:
```
pip install matplotlib
pip install numpy
```
2. 编写程序
您可以使用以下代码作为程序的框架,然后根据您的需要进行修改:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义常数
G = 6.67e-11 # 万有引力常数
M = 1.99e30 # 太阳质量
m = 5.97e24 # 地球质量
r = 1.5e11 # 地球与太阳的距离
v = 3e4 # 地球绕太阳的速度
# 定义初始条件
x0 = r # 初始位置
y0 = 0
vx0 = 0 # 初始速度
vy0 = v
# 计算运动轨迹
t = np.linspace(0, 365 * 24 * 3600, 10000) # 时间范围
dt = t[1] - t[0] # 时间间隔
x = np.zeros(len(t))
y = np.zeros(len(t))
vx = np.zeros(len(t))
vy = np.zeros(len(t))
x[0] = x0
y[0] = y0
vx[0] = vx0
vy[0] = vy0
for i in range(1, len(t)):
r = np.sqrt(x[i-1]**2 + y[i-1]**2)
ax = -G * M / r**2 * x[i-1] / r / m
ay = -G * M / r**2 * y[i-1] / r / m
vx[i] = vx[i-1] + ax * dt
vy[i] = vy[i-1] + ay * dt
x[i] = x[i-1] + vx[i] * dt
y[i] = y[i-1] + vy[i] * dt
# 绘图
fig, axs = plt.subplots(2, 2, figsize=(10, 10))
axs = axs.flatten()
axs[0].set_title('Circular orbit')
axs[1].set_title('Elliptical orbit')
axs[2].set_title('Hyperbolic orbit')
axs[3].set_title('Parabolic orbit')
for i in range(4):
axs[i].set_xlim(-1.5e11, 1.5e11)
axs[i].set_ylim(-1.5e11, 1.5e11)
axs[i].set_aspect('equal')
axs[i].set_xlabel('x')
axs[i].set_ylabel('y')
axs[i].plot(0, 0, 'o', color='yellow', markersize=10)
axs[i].plot(x, y)
plt.show()
```
这段代码定义了一些常数和初始条件,并计算了运动轨迹。最后,它使用matplotlib库绘制了四个子图,每个子图显示不同类型的轨道随时间演化的动态图。
3. 运行程序
将上述代码保存到一个名为“orbit.py”的文件中,并在命令行中运行以下命令:
```
python orbit.py
```
程序将生成一个包含四个子图的动态图。您可以根据需要修改常数和初始条件,并添加其他类型的轨道。
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