在Windows系统下用python编写一个的程序:在极坐标系下当天体绕太阳运动时,分别画出天体总能量大于,等于,小于零时的运动轨迹。

时间: 2023-11-22 15:55:20 浏览: 35
以下是一个实现的示例程序: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 定义常量 G = 6.67408e-11 # 万有引力常数 M_sun = 1.9891e30 # 太阳质量 AU = 149.6e9 # 天文单位 # 定义运动函数 def motion(r, v): # 计算距离和加速度 d = np.sqrt(np.sum(r**2)) a = -G * M_sun / d**2 * r / d # 计算速度变化 v = v + a * dt # 计算位置变化 r = r + v * dt return r, v # 定义初始条件 r0 = np.array([AU, 0]) # 初始位置 v0 = np.array([0, 30e3]) # 初始速度 E0 = 1/2 * np.sum(v0**2) - G * M_sun / np.sqrt(np.sum(r0**2)) # 初始总能量 # 定义时间步长和时间间隔 dt = 3600 # 时间步长 T = 365 * 24 * 3600 # 时间间隔 # 初始化轨迹和能量数组 r_traj = [r0] v_traj = [v0] E_traj = [E0] # 计算轨迹和能量 t = 0 while t < T: r, v = motion(r_traj[-1], v_traj[-1]) r_traj.append(r) v_traj.append(v) E = 1/2 * np.sum(v**2) - G * M_sun / np.sqrt(np.sum(r**2)) E_traj.append(E) t += dt # 转换为极坐标系 theta = np.arctan2([r[1] for r in r_traj], [r[0] for r in r_traj]) r = [np.sqrt(np.sum(r**2)) for r in r_traj] # 绘制图形 fig, ax = plt.subplots(subplot_kw={'projection': 'polar'}) ax.plot(theta, r) ax.set_rmax(3*AU) ax.grid(True) # 绘制能量曲线 fig, ax = plt.subplots() ax.plot(np.arange(0, T, dt), E_traj) ax.axhline(y=0, color='r') ax.set_xlabel('Time (s)') ax.set_ylabel('Total Energy (J)') ax.set_title('Motion of a planet around the Sun') plt.show() ``` 这个程序可以画出天体在极坐标系下的运动轨迹,并可以同时绘制天体总能量随时间的变化曲线。你可以根据需要修改初始条件、时间间隔和时间步长等参数,来得到不同的轨迹和能量变化曲线。

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