理想情况下,篮球场无风,不考虑空气阻力,且不考虑篮球出手后篮球的转动,为了能投进篮球,尝试建立投篮出手时的速度、高度、角度 (与水平方向的夹角),以及投篮时距离篮圈中心距离之间的关系,确定最优的出手角度和速度,并画出篮球的运行轨迹;python程序实现运行轨迹
时间: 2023-10-05 17:06:26 浏览: 169
基于MATLAB对篮球运动轨迹的仿真研究——篮球运动轨迹理论性分析.pdf
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根据物理学的知识,可以用以下公式计算篮球的运动轨迹:
1. 水平方向的速度:Vx = V * cos(θ)
2. 垂直方向的速度:Vy = V * sin(θ)
3. 时间:t = 2 * Vy / g
4. 篮球的最大高度:H = (Vy ** 2) / (2 * g)
5. 落地距离:D = Vx * t
其中,V 为出手速度,θ 为出手角度,g 为重力加速度常数。
为了求出最优的出手角度和速度,可以通过遍历不同的角度和速度,计算篮球的运动轨迹,找出能够使篮球进入篮筐的最佳参数组合。
下面是 Python 代码实现:
```python
import math
import matplotlib.pyplot as plt
# 重力加速度常数
g = 9.8
# 篮球直径,单位:米
d = 0.75
# 篮圈半径,单位:米
r = 0.6
# 篮板高度,单位:米
h = 3.05
# 计算篮球的运动轨迹
def calculate_trajectory(v, theta, d0):
# 将角度转换为弧度
theta = math.radians(theta)
# 计算水平方向和垂直方向的速度
vx = v * math.cos(theta)
vy = v * math.sin(theta)
# 计算篮球的运动轨迹
t = 2 * vy / g
x = [d0 + vx * i for i in range(int(t * 10))]
y = [h + vy * i - 0.5 * g * (i ** 2) for i in [j / 10 for j in range(int(t * 10))]]
return x, y
# 绘制篮球的运动轨迹
def plot_trajectory(x, y):
plt.plot(x, y)
plt.axis('equal')
plt.show()
# 遍历不同的角度和速度,找出能够使篮球进入篮筐的最佳参数组合
def find_best_parameters(d0):
best_score = 0
best_v = 0
best_theta = 0
for v in range(1, 31):
for theta in range(1, 91):
x, y = calculate_trajectory(v, theta, d0)
# 判断篮球是否进入篮筐
if abs(x[-1] - d0) <= r and max(y) <= h + r:
score = v * math.cos(math.radians(theta)) - 0.01 * (d0 + r - x[-1])
if score > best_score:
best_score = score
best_v = v
best_theta = theta
return best_v, best_theta
# 测试程序
if __name__ == '__main__':
d0 = 7.24
v, theta = find_best_parameters(d0)
print('最佳出手速度:', v, 'm/s')
print('最佳出手角度:', theta, '度')
x, y = calculate_trajectory(v, theta, d0)
plot_trajectory(x, y)
```
在上面的代码中,`d0` 表示投篮时距离篮圈中心的距离,可以根据实际情况进行调整。运行程序后,可以得到最佳的出手速度和角度,并绘制出篮球的运动轨迹。
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