Информатика: Движение тела в среде — различия между версиями

  1 #include <iostream>
  2 #include <locale.h>
  3 #include <math.h>
  4 #include <fstream>
  5 #include<iomanip>
  6 #include <cmath>
  7 
  8 using namespace std;
  9 
 10 class fly ///создаем класс полета тела
 11 {
 12 
 13 private: ///объявляем тип переменных в привате
 14     double Vo, Agrad, Brad, time, step, amountdouble; ///Vo-начальная скорость тела; Agrad-угол, под которым летит тело, в градусах;
 15                                                       ///Brad-угол, под которым летит тело, в радианах; time-время полета тела; step-шаг;
 16                                                       ///amountdouble-количество точек (типа double)
 17 
 18 public: ///объявляем переменные в паблике
 19     int amount; ///amoun-количество точек (типа int)
 20 
 21 fly (double _step, double _Agrad, double _Vo):step(_step),Agrad(_Agrad),Vo(_Vo) ///создаем конструктор функции с объявлением переменных
 22 {
 23 
 24     double g=9.8; ///объявляем тип и значение переменной g(ускорение свободного падения)
 25     Brad=3.14159*Agrad/180.0; ///переводим значение угла из градусов в радианы
 26 
 27     time=2*Vo*sin(Brad)/g; ///расчитываем время полета тела
 28     amountdouble=(round(time/step)+1); ///подсчитываем количество точек с заданым шагом
 29     amount=static_cast<int>(amountdouble); ///преобразуем количество из типа double к типу int
 30 
 31 }
 32 void zapis (char Zapis[]) ///создаем функцию записи
 33 {
 34     double g=9.8, m=1, n=0.05; ///объявляем тип и значения переменных g (ускорение свободного падения), m (масса тела), n(коэффициэнт сопротивления)
 35     double Xb, Yb; ///объявляем тип переменных для полёта тела без сопротивления ветра Xb(координата тела по Х), Yb(координата тела по У)
 36     double V=Vo, Vxv=Vo*cos(Brad), Vyv=Vo*sin(Brad), Xo=0, Yo=0, Xv=0, Yv=0, Y_1=Xo-Vo*sin(Brad)*step, X_1=Xo-Vo*cos(Brad)*step, Y=0, X=0;
 37            ///объявляем тип переменных для метода ВерлеI V (скорость тела по модулю), Vxv (составляющая скорости по Х),
 38            ///Vyv (составляющая скорости по У), Xo (начальное положение тела на оси Х), Yo (начальное положение тела на оси У),
 39            ///Xv (координата тела на оси Х), Yv (координата тела на оси У), Y_1 (координата тела на (n-1)ом шаге на оси У),
 40            ///X_1 (координата тела на (n-1)ом шаге на оси Х), Y (координата тела на n-ом шаге на оси У),
 41            ///X (координата тела на n-ом шаге на оси Х);
 42     double Vxv2=Vo*cos(Brad), Vyv2=Vo*sin(Brad), Xo2=0, Yo2=0, Xv2=0, Yv2=0, Y_12=Xo2-Vo*sin(Brad)*step, X_12=Xo-Vo*cos(Brad)*step, Y2=0, X2=0;
 43            ///объявляем тип переменных для метода ВерлеII V (скорость тела по модулю), Vxv (составляющая скорости по Х),
 44            ///Vyv (составляющая скорости по У), Xo (начальное положение тела на оси Х), Yo (начальное положение тела на оси У),
 45            ///Xv (координата тела на оси Х), Yv (координата тела на оси У), Y_1 (координата тела на (n-1)ом шаге на оси У),
 46            ///X_1 (координата тела на (n-1)ом шаге на оси Х), Y (координата тела на n-ом шаге на оси У),
 47            ///X (координата тела на n-ом шаге на оси Х);
 48     double Yt=0, Xt=0, Yot=0, Xot=0, Voxt=Vo*cos(Brad), Voyt=Vo*sin(Brad);
 49 
 50     ofstream outfile("Zapis.txt"); ///запись элементов функции в фаил "Zapis.txt"
 51     outfile<<setw(20)<<"Xb"<<setw(20)<<"Yb"<<setw(20)<<"Xt"<<setw(20)<<"Yt"<<setw(20)<<"Xv"<<setw(20)<<"Yv"<<setw(20)<<"Xv2"<<setw(20)<<"Yv2"<<" \n"; ///вывод на экран по столбцам
 52                                                                                   ///X (координата тела на оси Х без ветра),
 53                                                                                   ///Y (координата тела на оси У без ветра),
 54                                                                                   ///Xv (координата тела на оси Х с ветром для метода Верле),
 55                                                                                   ///Yv (координата тела на оси У с ветром для метода Верле)
 56                                                                                   ///setw() размер столбиков
 57 
 58     for (int l=0; Yb>=0; ++l) ///создаем цикл от 0 до тех пор пока У больше нуля
 59     {
 60         outfile<<setw(20)<<Xb<<setw(20)<<Yb<<setw(20)<<Xt<<setw(20)<<Yt<<setw(20)<<Xv<<setw(20)<<Yv<<setw(20)<<Xv2<<setw(20)<<Yv2<<" \n";
 61             ///вывод на экран по столбцам Xv, Yv;
 62 
 63         ///полёт без ветра
 64         Xb=Vo*cos(Brad)*l*step;
 65         Yb=Vo*sin(Brad)*l*step-(9.8*l*step*l*step*0.5);
 66 
 67         ///точный метод
 68         Xt=Xot+(m/n)*Voxt*(1.0 - exp((-n*l*step)/m));
 69         Yt=Yot+(m/n)*(Voyt+g*(m/n))*(1.0 - exp((-n*l*step)/m))-g*l*step*(m/n);
 70 
 71         ///метод Верле I
 72         Xv=2*X-X_1-(n/m)*V*Vxv*step*step; ///расчитываем координату Х в момент времени t для метода Верле
 73         Yv=2*Y-Y_1-(g+(n/m)*V*Vyv)*step*step; ///расчитываем координату У в момент времени t для метода Верле
 74         Vxv=(Xv-X_1)/(2.0*step); ///расчитываем скорость тела по оси Х в момент времени t для метода Верле
 75         Vyv=(Yv-Y_1)/(2.0*step); ///расчитываем скорость тела по оси У в момент времени t для метода Верле
 76         V=sqrt(Vxv*Vxv+Vyv*Vyv); ///рассчитываем скорость тела по модулю
 77         X_1=X; ///присваиваем значению координаты Х на (n-1)ом шаге значение координаты Х на n-ом шаге
 78         X=Xv;  ///присваиваем значению координаты Х на n-ом шаге значение координаты Х
 79         Y_1=Y; ///присваиваем значению координаты У на (n-1)ом шаге значение координаты У на n-ом шаге
 80         Y=Yv;  ///присваиваем значению координаты У на n-ом шаге значение координаты У
 81 
 82         ///метод Верле II
 83         Xv2=2*X2-X_12-(n/m)*Vxv2*step*step; ///расчитываем координату Х в момент времени t для метода Верле
 84         Yv2=2*Y2-Y_12-(g+(n/m)*Vyv2)*step*step; ///расчитываем координату У в момент времени t для метода Верле
 85         Vxv2=(Xv2-X_12)/(2.0*step); ///расчитываем скорость тела по оси Х в момент времени t для метода Верле
 86         Vyv2=(Yv2-Y_12)/(2.0*step); ///расчитываем скорость тела по оси У в момент времени t для метода Верле
 87         X_12=X2; ///присваиваем значению координаты Х на (n-1)ом шаге значение координаты Х на n-ом шаге
 88         X2=Xv2;  ///присваиваем значению координаты Х на n-ом шаге значение координаты Х
 89         Y_12=Y2; ///присваиваем значению координаты У на (n-1)ом шаге значение координаты У на n-ом шаге
 90         Y2=Yv2;  ///присваиваем значению координаты У на n-ом шаге значение координаты У
 91 
 92     }
 93 
 94     outfile.close();
 95 
 96 }
 97 
 98 };
 99 
100 int main()
101 {
102 
103     setlocale(LC_ALL,"RUS"); ///функция, позволяющая с++ распознавать русский язык
104 
105     double Vo, Agrad, Brad, time, step; ///объявляем тип переменных Vo (начальная скорость тела), Agrad (угол, под которым летит тело, в градусах);
106                                         ///Brad (угол, под которым летит тело, в радианах); time (время полета тела); step (шаг)
107     cout<<"Задайте начальную скорость тела в м/с: Vo="; ///на экран выводится сообщение с просьюой задать начальную скорость тела
108     cin>>Vo; ///пользователь вводит начальную скорость тела
109     cout<<'\n'<<"Задайте в градусах угол, под которым брошено тело (угол должен принимать значения от 0 до 90): a=";
110                                                         ///на экран выводится сообщение с просьбой задать угол, под которым летит тело, в градусах
111     cin>>Agrad; ///пользователь вводит угол, под которым летит тело
112     cout<<'\n'<<"Задайте шаг (шаг должен быть очень маленьким): шаг="; ///на экран выводится сообщение с просьбой ввести шаг
113     cin>>step; ///пользователь вводит шаг
114 
115     fly X(step,Agrad,Vo); ///объявление коструктора, создание функции Х, зависящей от step,Agrad,Vo
116     X.zapis("координаты.txt"); ///запись элементов функции в файл
117 
118     return 0; ///конец программы
119 
120 }