请考虑空气阻力对子弹弹道的影响重写代码
时间: 2023-06-14 08:03:36 浏览: 311
好的,考虑空气阻力对子弹弹道的影响,我们需要用到空气阻力公式来计算弹道的变化。
假设子弹的速度为v,质量为m,空气密度为ρ,子弹的直径为d,空气阻力系数为Cd,子弹的运动方向为x轴正方向。
根据牛顿第二定律,可以得到子弹的加速度:
a = F / m
其中,F为作用在子弹上的合力,包括重力和空气阻力。
重力的大小为mg,方向为y轴负方向。
空气阻力的大小为0.5 * ρ * v^2 * Cd * A,方向与速度方向相反,其中A为子弹的横截面积,即πd^2/4。
将重力和空气阻力代入牛顿第二定律,可以得到:
m * d^2x / dt^2 = - 0.5 * ρ * Cd * A * v^2 - m * g
对于给定的初速度和初位置,可以用数值计算的方法求解出弹道的变化。
下面是重写后的代码:
```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
def air_resistance(x, y, vx, vy):
# 空气阻力公式
v = np.sqrt(vx**2 + vy**2)
Cd = 0.3 # 空气阻力系数
A = np.pi * (d/2)**2 # 横截面积
Fx = -0.5 * rho * Cd * A * v * vx
Fy = -0.5 * rho * Cd * A * v * vy
return Fx, Fy
# 参数设置
m = 0.01 # 子弹质量
d = 0.003 # 子弹直径
rho = 1.2 # 空气密度
g = 9.8 # 重力加速度
dt = 0.01 # 时间步长
v0 = 1000 # 初速度
theta = 45 # 发射角度
x0, y0 = 0, 0 # 初位置
# 初始速度分解
vx0 = v0 * np.cos(theta/180*np.pi)
vy0 = v0 * np.sin(theta/180*np.pi)
# 数值计算
t = np.arange(0, 10, dt)
x, y = np.zeros_like(t), np.zeros_like(t)
vx, vy = np.zeros_like(t), np.zeros_like(t)
x[0], y[0] = x0, y0
vx[0], vy[0] = vx0, vy0
for i in range(1, len(t)):
# 计算加速度
ax = -0.5 * rho * Cd * (np.pi * d**2 / 4) * vx[i-1]**2 / m
ay = -g - 0.5 * rho * Cd * (np.pi * d**2 / 4) * vy[i-1]**2 / m
# 计算速度
vx[i] = vx[i-1] + ax * dt
vy[i] = vy[i-1] + ay * dt
# 考虑空气阻力
Fx, Fy = air_resistance(x[i-1], y[i-1], vx[i], vy[i])
vx[i] += Fx / m * dt
vy[i] += Fy / m * dt
# 计算位置
x[i] = x[i-1] + vx[i] * dt
y[i] = y[i-1] + vy[i] * dt
# 绘图
plt.plot(x, y)
plt.xlabel('x(m)')
plt.ylabel('y(m)')
plt.title('Bullet Trajectory with Air Resistance')
plt.show()
```
这样,我们就考虑了空气阻力对子弹弹道的影响,得到了更加真实的弹道轨迹。
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