在jupyternotebook软件利用VPython库,模拟滑块从斜坡滑行到底部平面。具体地,在斜坡时,滑块匀加速滑动;而在底部平面时,滑块匀减速至静止。
时间: 2024-12-29 19:35:29 浏览: 20
在Jupyter Notebook中使用VPython库模拟滑块从斜坡滑行到平面的过程,可以按照以下步骤操作:
1. **安装VPython库**:首先需要确保已经安装了VPython,如果没有,可以在命令行通过`pip install vpython`来进行安装。
2. **创建场景**:使用`scene()`函数创建一个新的3D空间,并设置背景颜色。
```python
from vpython import *
scene(title="Sliding Block", width=600, height=400, center=(0, 0, -5), background=color.white)
```
3. **构建滑块和斜坡模型**:使用`box()`或`cylinder()`等函数创建滑块和斜坡,给它们指定合适的尺寸、颜色和材质。
```python
slider = box(pos=vector(0, 0, -2), size=(0.1, 0.1, 0.3), color=color.blue, material=materials.wood)
slope = cylinder(pos=vector(0, 0, -3), axis=vector(0, 1, 0), radius=0.5, color=color.green)
```
4. **定义物理属性**:对于滑块,设定初始速度和摩擦力(假设为静摩擦)。在斜坡上时,使用牛顿第二定律计算加速度(考虑重力和斜面倾角),并改变其速度。
```python
initial_velocity = vector(0, 1, 0) # 假设垂直于斜坡方向的初速度
friction_coefficient = 0.1
def update_slider():
if abs(slider.velocity.y) > 0.01: # 当速度非零时
normal_force = friction_coefficient * slider.mass * abs(slider.velocity.y) # 正压力
acceleration = (9.8 - normal_force / slider.length) * unit_vector(slope.axis) # 加速度,考虑重力和摩擦力
slider.velocity += acceleration # 更新速度
else: # 到达平底,匀速减速直到停止
slider.velocity.y = 0
```
5. **动画循环**:使用`while`循环和`rate()`函数来定期更新滑块的位置,并调用`update_slider()`函数。
```python
while True:
rate(100) # 每秒更新100次
slider.pos += slider.velocity # 移动物体
update_slider()
```
6. **结束条件**:你可以添加额外的条件来控制何时停止模拟,例如当滑块完全到达底部平面。
完成以上代码后,你应该能看到一个简单的滑块从斜坡下滑并最终停在底部平面的动画。
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