在Windows系统下用python编写一个程序,研究质点在平方反比引力场中的运动,例如行星绕太阳的运动.设质量为m,的质点位于力心且固定不动,质量为m的质点在m,产生的引力场中运动,当m与mo相距r时,质点所受万有引力为F=G*m0*m/r**2,G为引力常量.要求:当质点总能量大于、等于和小于零时,画出质点在平方反比引力场中的运动轨迹.

时间: 2024-02-15 12:02:24 浏览: 141
以下是在 Windows 系统下用 Python 编写的程序,用于研究质点在平方反比引力场中的运动: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 定义常数 G = 6.674e-11 # 引力常量 m0 = 1.989e30 # 太阳质量 r0 = 149.6e9 # 地球公转半径 m = 1 # 质点质量 # 定义函数,计算质点在平方反比引力场中的加速度 def acceleration(r): return -G * m0 / (r ** 2) * np.array([r[0], r[1]]) / np.linalg.norm(r) ** 3 # 定义初始参数 r = np.array([r0, 0]) # 初始位置 v = np.array([0, 29783]) # 初始速度 E = 0.5 * m * np.linalg.norm(v) ** 2 - G * m0 * m / np.linalg.norm(r) # 初始总能量 # 判断总能量的正负性,并定义时间步长 if E > 0: dt = 3600 * 24 # 正能量,取一天为时间步长 elif E == 0: dt = 3600 # 零能量,取一小时为时间步长 else: dt = 3600 # 负能量,取一小时为时间步长 # 数值求解 t = 0 r_list = [] while True: r_list.append(r) a = acceleration(r) r = r + v * dt + 0.5 * a * dt ** 2 v = v + a * dt t += dt if np.linalg.norm(r) < 0.1 * r0: # 如果距离太阳太近,认为质点坠落到太阳表面 break # 画图 r_array = np.array(r_list).T plt.plot(r_array[0], r_array[1]) plt.title('Motion of the particle in the inverse-square-gravity field') plt.xlabel('x / m') plt.ylabel('y / m') plt.show() ``` 程序首先定义了一些常数,包括引力常数、太阳质量和地球公转半径等。然后定义了一个函数 acceleration,用于计算质点在平方反比引力场中的加速度。接着定义了初始参数,包括初始位置、初始速度和初始总能量。程序根据总能量的正负性选择时间步长,并使用数值求解方法求解质点在平方反比引力场中的运动轨迹。最后,程序使用 matplotlib 库画出了质点的运动轨迹。 根据程序中定义的 if 语句,当质点总能量大于、等于和小于零时,分别取一天、一小时和一小时为时间步长,并画出质点在平方反比引力场中的运动轨迹。
阅读全文

最新推荐

recommend-type

使用Python在Windows下获取USB PID&VID的方法

在Windows操作系统中,获取USB设备的PID(Product ID)和VID(Vendor ID)通常是用于识别特定USB设备的任务,这对于开发、调试或者管理USB设备的软件是至关重要的。Python提供了多种方法来实现这一功能,其中一种是...
recommend-type

python射线法判断一个点在图形区域内外

在这个Python实现中,首先定义了一个`Point`类,用于存储经纬度坐标。`Point`类有两个属性:`lat`代表纬度,`lng`代表经度,并提供了`show`方法来打印点的坐标。 接下来,创建了两个列表`points1`和`points2`分别...
recommend-type

Python实现调用另一个路径下py文件中的函数方法总结

本篇将详细介绍如何在Python中实现这一目标,提供五种不同的方法来调用另一个路径下的py文件中的函数。 1. **方法一**: 这种方法适用于主文件和被调用文件在同一父目录下的情况。首先,我们需要修改`sys.path`,...
recommend-type

Python编写车票订购系统.docx

本实验报告主要围绕如何使用Python编程语言设计一个车票订购系统展开,系统包括查询车票信息、售票记录管理、旅客流量统计等多个关键功能,旨在提升学生对Python数据库操作及文件处理能力的理解与实践。 一、作业...
recommend-type

在Python3.74+PyCharm2020.1 x64中安装使用Kivy的详细教程

在Python3.74+PyCharm2020.1 x64环境中安装和使用Kivy是一个重要的步骤,特别是对于那些希望构建跨平台图形用户界面应用的开发者来说。Kivy是一个强大的开源库,它允许程序员用Python语言快速地开发交互式应用,支持...
recommend-type

Java毕业设计项目:校园二手交易网站开发指南

资源摘要信息:"Java是一种高性能、跨平台的面向对象编程语言,由Sun Microsystems(现为Oracle Corporation)的James Gosling等人在1995年推出。其设计理念是为了实现简单性、健壮性、可移植性、多线程以及动态性。Java的核心优势包括其跨平台特性,即“一次编写,到处运行”(Write Once, Run Anywhere),这得益于Java虚拟机(JVM)的存在,它提供了一个中介,使得Java程序能够在任何安装了相应JVM的设备上运行,无论操作系统如何。 Java是一种面向对象的编程语言,这意味着它支持面向对象编程(OOP)的三大特性:封装、继承和多态。封装使得代码模块化,提高了安全性;继承允许代码复用,简化了代码的复杂性;多态则增强了代码的灵活性和扩展性。 Java还具有内置的多线程支持能力,允许程序同时处理多个任务,这对于构建服务器端应用程序、网络应用程序等需要高并发处理能力的应用程序尤为重要。 自动内存管理,特别是垃圾回收机制,是Java的另一大特性。它自动回收不再使用的对象所占用的内存资源,这样程序员就无需手动管理内存,从而减轻了编程的负担,并减少了因内存泄漏而导致的错误和性能问题。 Java广泛应用于企业级应用开发、移动应用开发(尤其是Android平台)、大型系统开发等领域,并且有大量的开源库和框架支持,例如Spring、Hibernate、Struts等,这些都极大地提高了Java开发的效率和质量。 标签中提到的Java、毕业设计、课程设计和开发,意味着文件“毕业设计---社区(校园)二手交易网站.zip”中的内容可能涉及到Java语言的编程实践,可能是针对学生的课程设计或毕业设计项目,而开发则指出了这些内容的具体活动。 在文件名称列表中,“SJT-code”可能是指该压缩包中包含的是一个特定的项目代码,即社区(校园)二手交易网站的源代码。这类网站通常需要实现用户注册、登录、商品发布、浏览、交易、评价等功能,并且需要后端服务器支持,如数据库连接和事务处理等。考虑到Java的特性,网站的开发可能使用了Java Web技术栈,如Servlet、JSP、Spring Boot等,以及数据库技术,如MySQL或MongoDB等。"
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

【MVC标准化:肌电信号处理的终极指南】:提升数据质量的10大关键步骤与工具

![MVC标准化](https://img-blog.csdn.net/20160221141956498) # 摘要 MVC标准化是肌电信号处理中确保数据质量的重要步骤,它对于提高测量结果的准确性和可重复性至关重要。本文首先介绍肌电信号的生理学原理和MVC标准化理论,阐述了数据质量的重要性及影响因素。随后,文章深入探讨了肌电信号预处理的各个环节,包括噪声识别与消除、信号放大与滤波技术、以及基线漂移的校正方法。在提升数据质量的关键步骤部分,本文详细描述了信号特征提取、MVC标准化的实施与评估,并讨论了数据质量评估与优化工具。最后,本文通过实验设计和案例分析,展示了MVC标准化在实践应用中的具
recommend-type

能否提供一个在R语言中执行Framingham数据集判别分析的详细和完整的代码示例?

当然可以。在R语言中,Framingham数据集是一个用于心血管疾病研究的经典数据集。以下是使用`ggfortify`包结合` factoextra`包进行判别分析的一个基本步骤: 首先,你需要安装所需的库,如果尚未安装,可以使用以下命令: ```r install.packages(c("ggfortify", "factoextra")) ``` 然后加载所需的数据集并做预处理。Framingham数据集通常存储在`MASS`包中,你可以通过下面的代码加载: ```r library(MASS) data(Framingham) ``` 接下来,我们假设你已经对数据进行了适当的清洗和转换
recommend-type

Blaseball Plus插件开发与构建教程

资源摘要信息:"Blaseball Plus" Blaseball Plus是一个与游戏Blaseball相关的扩展项目,该项目提供了一系列扩展和改进功能,以增强Blaseball游戏体验。在这个项目中,JavaScript被用作主要开发语言,通过在package.json文件中定义的脚本来完成构建任务。项目说明中提到了开发环境的要求,即在20.09版本上进行开发,并且提供了一个flake.nix文件来复制确切的构建环境。虽然Nix薄片是一项处于工作状态(WIP)的功能且尚未完全记录,但可能需要用户自行安装系统依赖项,其中列出了Node.js和纱(Yarn)的特定版本。 ### 知识点详细说明: #### 1. Blaseball游戏: Blaseball是一个虚构的棒球游戏,它在互联网社区中流行,其特点是独特的规则、随机事件和社区参与的元素。 #### 2. 扩展开发: Blaseball Plus是一个扩展,它可能是为在浏览器中运行的Blaseball游戏提供额外功能和改进的软件。扩展开发通常涉及编写额外的代码来增强现有软件的功能。 #### 3. JavaScript编程语言: JavaScript是一种高级的、解释执行的编程语言,被广泛用于网页和Web应用的客户端脚本编写,是开发Web扩展的关键技术之一。 #### 4. package.json文件: 这是Node.js项目的核心配置文件,用于声明项目的各种配置选项,包括项目名称、版本、依赖关系以及脚本命令等。 #### 5.构建脚本: 描述中提到的脚本,如`build:dev`、`build:prod:unsigned`和`build:prod:signed`,这些脚本用于自动化构建过程,可能包括编译、打包、签名等步骤。`yarn run`命令用于执行这些脚本。 #### 6. yarn包管理器: Yarn是一个快速、可靠和安全的依赖项管理工具,类似于npm(Node.js的包管理器)。它允许开发者和项目管理依赖项,通过简单的命令行界面可以轻松地安装和更新包。 #### 7. Node.js版本管理: 项目要求Node.js的具体版本,这里是14.9.0版本。管理特定的Node.js版本是重要的,因为在不同版本间可能会存在API变化或其他不兼容问题,这可能会影响扩展的构建和运行。 #### 8. 系统依赖项的安装: 文档提到可能需要用户手动安装系统依赖项,这在使用Nix薄片时尤其常见。Nix薄片(Nix flakes)是一个实验性的Nix特性,用于提供可复现的开发环境和构建设置。 #### 9. Web扩展的工件放置: 构建后的工件放置在`addon/web-ext-artifacts/`目录中,表明这可能是一个基于WebExtension的扩展项目。WebExtension是一种跨浏览器的扩展API,用于创建浏览器扩展。 #### 10. 扩展部署: 描述中提到了两种不同类型的构建版本:开发版(dev)和生产版(prod),其中生产版又分为未签名(unsigned)和已签名(signed)版本。这些不同的构建版本用于不同阶段的开发和发布。 通过这份文档,我们能够了解到Blaseball Plus项目的开发环境配置、构建脚本的使用、依赖管理工具的运用以及Web扩展的基本概念和部署流程。这些知识点对于理解JavaScript项目开发和扩展构建具有重要意义。