Chain v1

Виртуальная лаборатория > Динамика одномерного кристалла > Цепь - версии > Chain v1

---

Скачать программу: Chain_v1_release.zip Текст программы на языке JavaScript (разработчик Цветков Денис): <toggledisplay status=hide showtext="Показать↓" hidetext="Скрыть↑" linkstyle="font-size:default"> Файл "Chain_v1_release.js"

function MainChain(canvas) {

    // Предварительные установки

    var context = canvas.getContext("2d");                  // на context происходит рисование
    document.oncontextmenu=function(e){return false};       // блокировка контекстного меню

    var Pi = 3.1415926;                   // число "пи"

    var m0 = 1;                           // масштаб массы
    var T0 = 1;                           // масштаб времени (период колебаний исходной системы)
    var a0 = 1;                           // масштаб расстояния (диаметр шара)

    var k0 = 2 * Pi / T0;                 // масштаб частоты
    var C0 = m0 * k0 * k0;                // масштаб жесткости

    // *** Задание физических параметров ***

    var Ny = 5;						    // Число шаров, помещающихся по вертикали в окно (задает размер шара относительно размера окна)
    var scale = canvas.height / Ny / a0;  // масштабный коэффициент для перехода от расчетных к экранным координатам
    var m = 1 * m0;                 	    // масса
    var C = 1 * C0;                 	    // жесткость
    var r = a0;               	        // радиус частицы в расчетных координатах
    var rScale = r * scale;               // радиус частицы в экранных координатах
    var num = 10;                         // количество частиц
    var v0 = 1*a0/T0;                     // начальный разброс скоростей

    // *** Задание вычислительных параметров ***

    var fps = 50;             	        // frames per second - число кадров в секунду (качечтво отображения)
    var spf = 100;              		    // steps per frame   - число шагов интегрирования между кадрами (скорость расчета)
    var dt  = 0.045 * T0 / fps;      	    // шаг интегрирования (качество расчета)

    // Выполнение программы

    var w = canvas.width / scale;		    // ширина окна в расчетных координатах
    var h = canvas.height / scale;		    // высота окна в расчетных координатах
    var pDist = w/num;                    // расстояние между шарами (в начальном положении)
    var hC = h/2 * scale;                 // высота цепи

    // Работа с массивом

    var balls = [];                         // массив шаров
    for (var i = 1; i < num + 1; i++) {
        var b = [];

        b.x0 = pDist*(0.5 + i-1);                           // расчетные координаты начального положения шара
        b.uu = 0;                                           // расчетное смещение шара относительно начального положения
        b.xx = b.x0 + b.uu;                                 // расчетные координаты положения шара
        b.x = b.xx*scale;                                   // экранные координаты шара
        b.fx = 0;                                           // сила, действующая на шар
        b.vx = v0*(2*Math.random()-1);                      // скорость

        balls[i] = b;                                       // добавить элемент в конец массива
    }

    // здесь задается периодическая система
    balls[0] = balls[num];
    balls[num+1] = balls[1];

    // уравновешивание суммарной скорости по оси х (чтобы частицы не улетали в сторону)
    var sumVx = 0;
    for (var i0 = 1; i0 < num+1; i0++) sumVx += balls[i0].vx;
    var vxAverage = sumVx/num;
    for (var i1 = 1; i1 < num+1; i1++) balls[i1].vx -= vxAverage;

    // высота оси у на графике u(n)
    var sumVx2 = 0;
    for (var i2 = 1; i2 < num+1; i2++) sumVx2 += balls[i2].vx*balls[i2].vx;
    var sigma2 = sumVx2 / num;
    var omega2 = C/m;
    var xLabel = 2*Math.sqrt(sigma2/omega2);

    // график

    var steps = 0;                      // количество шагов интегрирования

    var uGraph = new TM_graph(          // определить график
        "#uGraph",                      // на html-элементе #uGraph
        "n", "u",                       // подписи на осях
        null                            // в данном типе графика не используется
        ,-xLabel, +xLabel, xLabel/4     // мин. значение оси Y, макс. значение оси Y, шаг по оси Y
    );

    var vGraph = new TM_graph(          // определить график
        "#vGraph",                      // на html-элементе #vGraph
        "n", "v",                       // подписи на осях
        null                            // в данном типе графика не используется
        ,-1.2*v0, 1.2*v0, 1.2*v0/4                     // мин. значение оси Y, макс. значение оси Y, шаг по оси Y
    );

    // Основной цикл программы

    function control() {
        physics();
        draw();
    }

    // Расчетная часть программы

    function physics(){
        for (var s=1; s<=spf; s++) {// то, что происходит каждый шаг времени
            for (var i=1; i<balls.length-1; i++){
                balls[i].fx = C*(balls[i+1].uu - 2*balls[i].uu + balls[i-1].uu);
                balls[i].vx += balls[i].fx / m * dt;
                balls[i].xx += balls[i].vx * dt;

                balls[i].x = balls[i].xx * scale;
            }
            // присваиваем новые перемещения
            for (var i2=1; i2 < balls.length-1; i2++) balls[i2].uu = balls[i2].xx - balls[i2].x0;
        }
        steps++;

        // для графика создаем массив пар значений [x, y]
        var uData = []; var vData = [];
        for (var i0=1; i0<balls.length-1; i0++) uData[i0] = [i0, balls[i0].uu];
        for (var i1=1; i1<balls.length-1; i1++) vData[i1] = [i1, balls[i1].vx];

        if (steps % 10 == 0) uGraph.graph(uData);   // подаем данные на график
        if (steps % 10 == 0) vGraph.graph(vData);   // подаем данные на график
    }

    // Рисование

    var rScale13 = rScale*1.3;          // ___в целях оптимизации___
    var rScaleShift = rScale/5.0;       // ___в целях оптимизации___
    function draw(){
        context.clearRect(0, 0, w*scale, h*scale);          // очистить экран
        for (var i = 0; i < balls.length; i++){
            var b = balls[i];

            // расчет градиента нужно проводить для каждого шара
            var gradient=context.createRadialGradient(b.x, hC, rScale13, b.x-rScaleShift, hC+rScaleShift,0);
            gradient.addColorStop(0,"#0000bb");
            gradient.addColorStop(1,"#44ddff");
            context.fillStyle=gradient;

            context.beginPath();
            context.arc(b.x, hC, r*scale,0,2*Math.PI);
            context.closePath();
            context.fill();
        }
    }

    // Запуск системы

    setInterval(control, 1000/fps);

}

Файл "Chain_v1_release.html"

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>Chain</title>
    <script src="Chain_v1_release.js"></script>

    <script src="jquery.min.js"></script>
    <script src="TM_v2.js"></script>
    <script language="javascript" type="text/javascript" src="jquery.flot.js"></script>
    <script language="javascript" type="text/javascript" src="jquery.flot.axislabels.js"></script>
</head>
<body>
    <canvas id="canvasChain" width="800" height="100" style="border:1px solid #000000;"></canvas>
    <script type="text/javascript">MainChain(document.getElementById('canvasChain'));</script>

    <!--графики-->
    <div style="float:left;">
        <div id="uGraph" style="width:600px; height:300px; clear:both; float:left;"></div>
        <div id="vGraph" style="width:600px; height:300px; clear:both; float:left;"></div>
    </div>
    <div style="clear:both;"></div>
</body>
</html>

</toggledisplay>