Balls v3
Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Виртуальная лаборатория > Динамика взаимодействующих частиц > Balls - версии > Balls v3
Скачать программу: Balls_v3_release.zip
Текст программы на языке JavaScript (разработчики Кривцов Антон, Цветков Денис):
Файл "Balls_v3_release.js"
1 window.addEventListener("load", MainBalls, true);
2 function MainBalls() {
3
4 // Предварительные установки
5
6 var canvas = canvasBalls;
7 var context = canvas.getContext("2d"); // на context происходит рисование
8 canvas.oncontextmenu = function (e) {return false;}; // блокировка контекстного меню
9
10 var Pi = 3.1415926; // число "пи"
11
12 var m0 = 1; // масштаб массы
13 var T0 = 1; // масштаб времени (период колебаний исходной системы)
14 var a0 = 1; // масштаб расстояния (диаметр шара)
15
16 var g0 = a0 / T0 / T0; // масштаб ускорения (ускорение, при котором за T0 будет пройдено расстояние a0)
17 var k0 = 2 * Pi / T0; // масштаб частоты
18 var C0 = m0 * k0 * k0; // масштаб жесткости
19 var B0 = 2 * m0 * k0; // масштаб вязкости
20
21 // *** Задание физических параметров ***
22
23 var Ny = 5; // число шаров, помещающихся по вертикали в окно (задает размер шара относительно размера окна)
24 var m = 1 * m0; // масса
25 var Cwall = 10 * C0; // жесткость стен
26 var B = 0.008 * B0; // вязкость среды
27 var B1 = 0.03 * B0; // вязкость на стенках
28 var mg = 0.25 * m * g0; // сила тяжести
29 var r = 0.5 * a0; // радиус частицы в расчетных координатах
30
31 // *** Задание вычислительных параметров ***
32
33 var fps = 50; // frames per second - число кадров в секунду (качечтво отображения)
34 var spf = 100; // steps per frame - число шагов интегрирования между кадрами (скорость расчета)
35 var dt = 0.045 * T0 / fps; // шаг интегрирования (качество расчета)
36
37 // Выполнение программы
38
39 var scale = canvas.height / Ny / a0; // масштабный коэффициент для перехода от расчетных к экранным координатам
40 var r2 = r * r; // ___в целях оптимизации___
41
42 var w = canvas.width / scale; // ширина окна в расчетных координатах
43 var h = canvas.height / scale; // высота окна в расчетных координатах
44
45 var dNd = null; // ссылка на захваченный курсором шар (drag & drop)
46
47 // Работа с мышью
48
49 var mx_, my_; // буфер позиции мыши (для расчета скорости при отпускании шара)
50
51 canvas.onmousedown = function(e) { // функция при нажатии клавиши мыши
52 var m = mouseCoords(e); // получаем расчетные координаты курсора мыши
53 // цикл в обратную сторону, чтобы захватывать шар, нарисованный "сверху"
54 // (т.к. цикл рисования идет в обычном порядке)
55 for (var i = balls.length - 1; i >= 0; i--) {
56 var b = balls[i];
57 var rx = b.x - m.x;
58 var ry = b.y - m.y;
59 var rLen2 = rx * rx + ry * ry; // квадрат расстояния между курсором и центром шара
60 if (rLen2 <= r2) { // курсор нажал на шар
61 if (e.which == 1) { // нажата левая клавиша мыши
62 dNd = b;
63 dNd.xPlus = dNd.x - m.x; // сдвиг курсора относительно центра шара по x
64 dNd.yPlus = dNd.y - m.y; // сдвиг курсора относительно центра шара по y
65 mx_ = m.x; my_ = m.y;
66 canvas.onmousemove = mouseMove; // пока клавиша нажата - работает функция перемещения
67 } else if (e.which == 3) { // нажата правая клавиша мыши
68 balls.splice(i, 1); // удалить шар
69 }
70 return;
71 }
72 }
73
74 // если не вышли по return из цикла - нажатие было вне шара, добавляем новый
75 if (e.which == 1) {
76 dNd = addNewBall(m.x, m.y); // добавляем шар и сразу захватываем его курсором
77 if (dNd == null) return; // если шар не добавился (из за стен или других шаров) - возвращаемся
78 dNd.xPlus = 0; dNd.yPlus = 0; // держим шар по центру
79 mx_ = m.x; my_ = m.y;
80 canvas.onmousemove = mouseMove; // пока клавиша нажата - работает функция перемещения
81 }
82 };
83
84 document.onmouseup = function(e) { // функция при отпускании клавиши мыши
85 canvas.onmousemove = null; // когда клавиша отпущена - функции перемещения нету
86 dNd = null; // когда клавиша отпущена - захваченного курсором шара нету
87 };
88
89 function mouseMove(e) { // функция при перемещении мыши, работает только с зажатой ЛКМ
90 var m = mouseCoords(e); // получаем расчетные координаты курсора мыши
91 dNd.x = m.x + dNd.xPlus;
92 dNd.y = m.y + dNd.yPlus;
93 dNd.vx = 0.6 * (m.x - mx_) / dt / fps; dNd.vy = 0.6 * (m.y - my_) / dt / fps;
94 mx_ = m.x; my_ = m.y;
95 }
96
97 function mouseCoords(e) { // функция возвращает расчетные координаты курсора мыши
98 var m = [];
99 var rect = canvas.getBoundingClientRect();
100 m.x = (e.clientX - rect.left) / scale;
101 m.y = (e.clientY - rect.top) / scale;
102 return m;
103 }
104
105 // Работа с массивом
106
107 var balls = []; // массив шаров
108 var addNewBall = function(x, y) {
109 var b = [];
110
111 b.x = x; b.y = y; // расчетные координаты шара
112 b.fx = 0; b.fy = mg; // сила, действующая на шар
113 b.vx = 0; b.vy = 0; // скорость
114
115 balls[balls.length] = b; // добавить элемент в конец массива
116 return b;
117 };
118
119 // Основной цикл программы
120
121 function control() {
122 physics();
123 draw();
124 }
125
126 // Расчетная часть программы
127
128 function physics() { // то, что происходит каждый шаг времени
129 for (var s = 1; s <= spf; s++) {
130 for (var i = 0; i < balls.length; i++) {
131 var b = balls[i];
132
133 if (b == dNd) continue; // если шар схвачен курсором - его вз. со стенами и перемещение не считаем
134
135 b.fx = - B * b.vx;
136 b.fy = mg - B * b.vy;
137
138 if (b.y + r > h) { b.fy += -Cwall * (b.y + r - h) - B1 * b.vy; }
139 if (b.y - r < 0) { b.fy += -Cwall * (b.y - r) - B1 * b.vy;}
140 if (b.x + r > w) { b.fx += -Cwall * (b.x + r - w) - B1 * b.vx; }
141 if (b.x - r < 0) { b.fx += -Cwall * (b.x - r) - B1 * b.vx; }
142
143 b.vx += b.fx / m * dt; b.vy += b.fy / m * dt;
144 b.x += b.vx * dt; b.y += b.vy * dt;
145 }
146 }
147 }
148
149 // Рисование
150
151 var rScale13 = r * scale * 1.3; // ___в целях оптимизации___
152 var rScaleShift = r * scale / 5; // ___в целях оптимизации___
153 function draw() {
154 context.clearRect(0, 0, w * scale, h * scale); // очистить экран
155 for (var i = 0; i < balls.length; i++){
156 var xS = balls[i].x * scale; var yS = balls[i].y * scale;
157 // расчет градиента нужно проводить для каждого шара
158 var gradient = context.createRadialGradient(xS, yS, rScale13, xS - rScaleShift, yS + rScaleShift, 0);
159 gradient.addColorStop(0, "#0000bb");
160 gradient.addColorStop(1, "#44ddff");
161 context.fillStyle = gradient;
162
163 context.beginPath();
164 context.arc(xS, yS, r * scale, 0, 2 * Math.PI, false);
165 context.closePath();
166 context.fill();
167 }
168 }
169
170 // Запуск системы
171 for (var i = 0; i < 20; i++) // добавляем 20 частиц, сдвинув их от стен
172 addNewBall(Math.random() * (w - 2 * r) + r, Math.random() * (h - 2 * r) + r);
173 for (var i0 = 0; i0 < balls.length; i0++) { // задаем частицам случайные скорости
174 balls[i0].vx = 3 * (1 - 2 * Math.random());
175 balls[i0].vy = 3 * (1 - 2 * Math.random());
176 }
177 setInterval(control, 1000 / fps);
178 }
Файл "Balls_v3_release.html"
1 <!DOCTYPE html>
2 <html>
3 <head>
4 <title>Balls</title>
5 <script src="Balls_v3_release.js"></script>
6 </head>
7 <body>
8 <canvas id="canvasBalls" width="800" height="600" style="border:1px solid #000000;"></canvas>
9 </body>
10 </html>
