matlab求解二体问题。设质量为m1=0.3,m2=0.03.画出初始条件(x1(0),y1(0))=(2,2), , (x2(0),y2(0))=(0,0), 下两天体的运动轨迹。
时间: 2024-10-14 07:06:07 浏览: 27
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在MATLAB中,要模拟二体问题(如行星与太阳系统),我们可以使用经典力学中的牛顿运动定律和欧拉法(Euler's method)来近似解决微分方程。对于给定的质量m1=0.3(主天体)和m2=0.03(卫星),以及初始位置 x1(0)=2, y1(0)=2 和 x2(0)=0, y2(0)=0,你可以按照以下步骤操作:
1. 定义常量:
```matlab
G = 6.6743e-11; % 引力常数
m1 = 0.3;
m2 = 0.03;
r01 = [2; 2]; % 初始位置向量 for m1
r02 = [0; 0]; % 初始位置向量 for m2
```
2. 定义时间步长和总时间范围:
```matlab
dt = 0.01; % 时间间隔
tspan = [0, 2*86400]; % 2天的时间范围 (秒)
```
3. 创建向量表示动量和速度:
```matlab
p1_0 = zeros(2, 1); % 初始动量 m1
v1_0 = [2; 2]; % 初始速度 m1 (假设初速度与位置同向)
p2_0 = zeros(2, 1); % 初始动量 m2
v2_0 = [0; 0]; % 初始速度 m2 (同样假设)
```
4. 定义函数来计算作用力:
```matlab
function force = gravitational_force(r1, r2)
r = r1 - r2; % 相对位移
force = G * m1 * m2 / norm(r)^3 * r;
end
```
5. 使用Euler方法迭代更新位置:
```matlab
Nsteps = floor(tspan(2) / dt);
trajectory = cell(2, Nsteps+1);
trajectory{:, 1} = [r1_0; r2_0];
for i = 2:Nsteps+1
% 更新速度
v1_i = v1_{i-1} + dt * gravitational_force(trajectory{i-1, :}, trajectory{i-1, :}, trajectory{i-1, :}) ./ m2;
% 更新位置
r1_i = r1_{i-1} + dt * v1_i;
r2_i = r2_{i-1} + dt * v2_i;
% 存储结果
trajectory{:, i} = [r1_i; r2_i];
end
```
6. 绘制轨迹:
```matlab
plot(trajectory{1, :}, trajectory{2, :}, 'o-');
hold on;
plot(trajectory{1, 2:end}, trajectory{2, 2:end});
legend('m1', 'm2');
xlabel('X-axis');
ylabel('Y-axis');
title('Two-body problem motion trajectory over 2 days');
hold off;
```
这将生成两个质点在2天内的运动轨迹。注意,在实际应用中,你可能需要使用更精确的数值积分方法(如四阶龙格-库塔法RKF45),特别是当时间步长较大时。
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