Редактирование: Balls v4
Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 1: | Строка 1: | ||
− | [[ | + | [[ТМ|Кафедра ТМ]] > [[Программирование]] > [[Программирование и моделирование в Интернет|Интернет]] > [[JavaScript-программирование|JavaScript]] > [[JavaScript - Balls|Balls]] > '''Balls v4''' <HR> |
− | + | <addscript src=Balls_v4_release/> | |
+ | <htmlet nocache="yes">Balls_v4_TM</htmlet> | ||
Скачать программу: [[Медиа:Balls_v4_release.zip|Balls_v4_release.zip]] | Скачать программу: [[Медиа:Balls_v4_release.zip|Balls_v4_release.zip]] | ||
− | + | Текст программы на языке JavaScript (разработчики [[Кривцов Антон]], [[Цветков Денис]]): <toggledisplay status=hide showtext="Показать↓" hidetext="Скрыть↑" linkstyle="font-size:default"> | |
− | |||
Файл '''"Balls_v4_release.js"''' | Файл '''"Balls_v4_release.js"''' | ||
− | < | + | <source lang="javascript" first-line="1"> |
− | + | function MainMech(canvas) { | |
− | function | ||
// Предварительные установки | // Предварительные установки | ||
− | |||
var context = canvas.getContext("2d"); // на context происходит рисование | var context = canvas.getContext("2d"); // на context происходит рисование | ||
− | + | document.oncontextmenu=function(e){return false}; // блокировка контекстного меню | |
− | + | const Pi = 3.1415926; // число "пи" | |
− | + | const m0 = 1; // масштаб массы | |
− | + | const T0 = 1; // масштаб времени (период колебаний исходной системы) | |
− | + | const a0 = 1; // масштаб расстояния (диаметр шара) | |
− | + | const g0 = a0 / T0 / T0; // масштаб ускорения (ускорение, при котором за T0 будет пройдено расстояние a0) | |
− | + | ||
− | + | const k0 = 2 * Pi / T0; // масштаб частоты | |
− | + | const C0 = m0 * k0 * k0; // масштаб жесткости | |
+ | const B0 = 2 * m0 * k0; // масштаб вязкости | ||
// *** Задание физических параметров *** | // *** Задание физических параметров *** | ||
− | + | const Ny = 5; // число шаров, помещающихся по вертикали в окно (задает размер шара относительно размера окна) | |
− | + | const m = 1 * m0; // масса | |
− | + | const Cwall = 10 * C0; // жесткость стен | |
− | + | const Cball = 0.1 * Cwall; // жесткость между частицами | |
− | + | const B = 0.008 * B0; // вязкость среды | |
− | + | const B1 = 0.03 * B0; // вязкость на стенках | |
− | + | const mg = 0.25 * m * g0; // сила тяжести | |
− | + | const r = 0.5 * a0; // радиус частицы в расчетных координатах | |
− | + | const arCoeff = 0.75; // если r < arCoeff*a, то потенциал будет считаться для arCoeff*a | |
− | + | const a = 2 * r; // равновесное расстояние между частицами | |
− | + | const aCut = 2 * a; // радиус обрезания | |
// *** Задание вычислительных параметров *** | // *** Задание вычислительных параметров *** | ||
− | + | const fps = 50; // frames per second - число кадров в секунду (качечтво отображения) | |
− | + | const spf = 100; // steps per frame - число шагов интегрирования между кадрами (скорость расчета) | |
− | + | const dt = 0.045 * T0 / fps; // шаг интегрирования (качество расчета) | |
// Выполнение программы | // Выполнение программы | ||
− | + | const scale = canvas.height / Ny / a0; // масштабный коэффициент для перехода от расчетных к экранным координатам | |
− | + | const r2 = r*r; // ___в целях оптимизации___ | |
− | + | const aCut2 = aCut * aCut; // ___в целях оптимизации___ | |
− | + | const a2 = a*a; // ___в целях оптимизации___ | |
− | + | const D = a2*Cball/72.0; // энергия связи между частицами | |
− | + | const LJCoeff = 12*D/a2; // коэффициент для расчета потенциала Л-Дж | |
− | var | + | var w = canvas.width / scale; // ширина окна в расчетных координатах |
− | var | + | var h = canvas.height / scale; // высота окна в расчетных координатах |
+ | var xStart = 4 * r; var yStart = h - r-3; // начальное положение шара | ||
− | var | + | var dragAndDropBall = null; // ссылка на захваченный курсором шар |
− | |||
− | |||
− | |||
// Работа с мышью | // Работа с мышью | ||
− | var | + | var mouseX; var mouseY; // координаты курсора мыши |
+ | var mx, my; // буфер позиции мыши (для расчета скорости при отпускании шара) | ||
− | canvas.onmousedown = function(e) { | + | canvas.onmousedown = function(e){ // функция при нажатии клавиши мыши |
− | + | refreshMouseCoords(e); // обновить координаты в переменных mouseX, mouseY | |
// цикл в обратную сторону, чтобы захватывать шар, нарисованный "сверху" | // цикл в обратную сторону, чтобы захватывать шар, нарисованный "сверху" | ||
// (т.к. цикл рисования идет в обычном порядке) | // (т.к. цикл рисования идет в обычном порядке) | ||
− | for (var i = balls.length - 1; i >= 0; i--) { | + | var mouseXX = mouseX/scale; var mouseYY = mouseY/scale; |
+ | for (var i = balls.length-1; i >= 0; i--){ | ||
var b = balls[i]; | var b = balls[i]; | ||
− | var rx = b. | + | var rx = b.xx - mouseXX; |
− | var ry = b. | + | var ry = b.yy - mouseYY; |
− | + | b.rLen2 = rx*rx + ry*ry; // квадрат расстояния между курсором и центром шара | |
− | if (rLen2 <= r2) { | + | if (b.rLen2 <= r2) { // курсор нажал на шар |
− | if (e.which == 1) { | + | if (e.which == 1) { // нажата левая клавиша мыши |
− | + | dragAndDropBall = b; | |
− | + | dragAndDropBall.xPlus = dragAndDropBall.xx - mouseXX; // сдвиг курсора относительно центра шара по x | |
− | + | dragAndDropBall.yPlus = dragAndDropBall.yy - mouseYY; // сдвиг курсора относительно центра шара по y | |
− | + | mx = mouseXX; my = mouseYY; | |
canvas.onmousemove = mouseMove; // пока клавиша нажата - работает функция перемещения | canvas.onmousemove = mouseMove; // пока клавиша нажата - работает функция перемещения | ||
} else if (e.which == 3) { // нажата правая клавиша мыши | } else if (e.which == 3) { // нажата правая клавиша мыши | ||
− | balls.splice(i, 1); | + | balls.splice(i,1); // удалить шар |
} | } | ||
return; | return; | ||
Строка 93: | Строка 92: | ||
} | } | ||
− | // если не вышли по return из цикла - нажатие было вне шара, | + | // если не вышли по return из цикла - нажатие было вне шара, проверяем, можно ли добавить новый |
+ | // расстояние между курсором и шаром должно быть 2r, между курсором и стеной - r; | ||
+ | if (mouseXX-r < 0 || mouseXX+r > w || mouseYY-r < 0 || mouseYY+r > h) return; | ||
+ | for (var i0=0; i0<balls.length; i0++) | ||
+ | if (balls[i0].rLen2 < 4*r2) return; // все rLen2 были посчитаны, т.к. мы не вышли по return | ||
if (e.which == 1) { | if (e.which == 1) { | ||
− | + | dragAndDropBall = addNewBall(mouseX, mouseY); // добавляем шар и сразу захватываем его курсором | |
− | + | dragAndDropBall.xPlus = 0; dragAndDropBall.yPlus = 0; // держим шар по центру | |
− | + | mx = mouseXX; my = mouseYY; | |
− | |||
canvas.onmousemove = mouseMove; // пока клавиша нажата - работает функция перемещения | canvas.onmousemove = mouseMove; // пока клавиша нажата - работает функция перемещения | ||
} | } | ||
}; | }; | ||
− | document.onmouseup = function(e) { | + | document.onmouseup = function(e){ // функция при отпускании клавиши мыши |
canvas.onmousemove = null; // когда клавиша отпущена - функции перемещения нету | canvas.onmousemove = null; // когда клавиша отпущена - функции перемещения нету | ||
− | + | dragAndDropBall = null; // когда клавиша отпущена - захваченного курсором шара нету | |
}; | }; | ||
− | function mouseMove(e) { | + | function mouseMove(e){ // функция при перемещении мыши, работает только с зажатой ЛКМ |
− | + | refreshMouseCoords(e); // обновить координаты в переменных mouseX, mouseY | |
− | + | var mouseXX = mouseX/scale; var mouseYY = mouseY/scale; | |
− | + | dragAndDropBall.xx = mouseXX + dragAndDropBall.xPlus; | |
− | + | dragAndDropBall.yy = mouseYY + dragAndDropBall.yPlus; | |
− | + | dragAndDropBall.x = dragAndDropBall.xx * scale; dragAndDropBall.y = dragAndDropBall.yy * scale; | |
+ | dragAndDropBall.vx = .6*(mouseXX-mx)/dt/fps; dragAndDropBall.vy = .6*(mouseYY-my)/dt/fps; | ||
+ | mx = mouseXX; my = mouseYY; | ||
} | } | ||
− | function | + | function refreshMouseCoords(e){ // процедура обновляет координаты в переменных mouseX и mouseY |
− | |||
var rect = canvas.getBoundingClientRect(); | var rect = canvas.getBoundingClientRect(); | ||
− | + | mouseX = e.clientX - rect.left; | |
− | + | mouseY = e.clientY - rect.top; | |
− | |||
} | } | ||
// Работа с массивом | // Работа с массивом | ||
− | var balls = []; | + | var balls = []; // массив шаров |
− | var addNewBall = function(x, y) { | + | var addNewBall = function(x, y){ |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
var b = []; | var b = []; | ||
− | b.x = x; | + | b.x = x; b.y = y; // экранные координаты шара |
− | b.fx = 0; | + | b.xx = x / scale; b.yy = y / scale; // расчетные координаты шара |
− | b.vx = 0; | + | b.fx = 0; b.fy = mg; // сила, действующая на шар |
+ | b.vx = 0; b.vy = 0; // скорость | ||
− | balls[balls.length] = b; | + | balls[balls.length] = b; // добавить элемент в конец массива |
return b; | return b; | ||
}; | }; | ||
Строка 155: | Строка 150: | ||
// Расчетная часть программы | // Расчетная часть программы | ||
− | function physics() { | + | function physics(){ // то, что происходит каждый шаг времени |
− | for (var s = 1; s <= spf; s++) { | + | for (var s=1; s<=spf; s++) { |
// пересчет сил идет отдельным массивом, т.к. далее будут добавляться силы взаимодействия между шарами | // пересчет сил идет отдельным массивом, т.к. далее будут добавляться силы взаимодействия между шарами | ||
− | for (var i0 = 0; i0 < balls.length; i0++) { | + | for (var i0=0; i0<balls.length; i0++){ |
− | balls[i0].fx = - B * balls[i0].vx; | + | balls[i0].fx = - B * balls[i0].vx; balls[i0].fy = mg - B * balls[i0].vy; |
− | |||
} | } | ||
− | for (var i = 0; i < balls.length; i++) { | + | for (var i=0; i<balls.length; i++){ |
// расчет взаимодействия производится со всеми следующими шарами в массиве, | // расчет взаимодействия производится со всеми следующими шарами в массиве, | ||
// чтобы не считать каждое взаимодействие дважды | // чтобы не считать каждое взаимодействие дважды | ||
− | + | for (var ii=i+1; ii < balls.length; ii++) { | |
− | for (var | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | // | + | var b1 = balls[i]; var b2 = balls[ii]; // ссылки на шары |
− | + | var rx = b1.xx - b2.xx; var ry = b1.yy - b2.yy; // вектор смотрит на первый шар (b1) | |
− | + | var r2 = rx*rx + ry*ry; // квадрат расстояния между шарами | |
− | + | if (r2 > aCut2) continue; // проверка на радиус обрезания | |
− | + | if (r2 < arCoeff*a2) r2 = arCoeff*a2; // проверка на минимальный радиус | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | + | var s2 = a2/r2; var s4 = s2*s2; // ___в целях оптимизации___ | |
− | var s2 = a2 / r2; var s4 = s2 * s2; | ||
− | |||
− | var Fx = F * rx; | + | var F = LJCoeff * s4 * s4 * (s4 * s2 - 1); // сила взаимодействия Леннарда-Джонса |
− | + | var Fx = F*rx; var Fy = F*ry; | |
+ | |||
+ | b1.fx += Fx; b1.fy += Fy; | ||
b2.fx -= Fx; b2.fy -= Fy; | b2.fx -= Fx; b2.fy -= Fy; | ||
} | } | ||
− | if ( | + | if (balls[i] == dragAndDropBall) continue; // если шар схвачен курсором - его вз. со стенами и перемещение не считаем |
− | if ( | + | if (balls[i].yy + r > h) { balls[i].fy += -Cwall * (balls[i].yy + r - h) - B1 * balls[i].vy; } |
− | if ( | + | if (balls[i].yy - r < 0) { balls[i].fy += -Cwall * (balls[i].yy - r) - B1 * balls[i].vy;} |
− | if ( | + | if (balls[i].xx + r > w) { balls[i].fx += -Cwall * (balls[i].xx + r - w) - B1 * balls[i].vx; } |
− | if ( | + | if (balls[i].xx - r < 0) { balls[i].fx += -Cwall * (balls[i].xx - r) - B1 * balls[i].vx; } |
− | + | balls[i].vx += balls[i].fx / m * dt; balls[i].vy += balls[i].fy / m * dt; | |
− | + | balls[i].xx += balls[i].vx * dt; balls[i].yy += balls[i].vy * dt; | |
+ | |||
+ | balls[i].x = balls[i].xx * scale; balls[i].y = balls[i].yy * scale; | ||
} | } | ||
} | } | ||
Строка 209: | Строка 195: | ||
// Рисование | // Рисование | ||
− | var rScale13 = r * scale * 1.3; | + | var rScale13 = r * scale*1.3; // ___в целях оптимизации___ |
− | var rScaleShift = r * scale / 5; // ___в целях оптимизации___ | + | var rScaleShift = r * scale/5.0; // ___в целях оптимизации___ |
− | function draw() { | + | function draw(){ |
− | context.clearRect(0, 0, w * scale, h * scale); | + | context.clearRect(0, 0, w*scale, h*scale); // очистить экран |
for (var i = 0; i < balls.length; i++){ | for (var i = 0; i < balls.length; i++){ | ||
− | var | + | var b = balls[i]; |
+ | |||
// расчет градиента нужно проводить для каждого шара | // расчет градиента нужно проводить для каждого шара | ||
− | var gradient = context.createRadialGradient( | + | var gradient=context.createRadialGradient(b.x, b.y, rScale13, b.x-rScaleShift, b.y+rScaleShift,0); |
− | gradient.addColorStop(0, "#0000bb"); | + | gradient.addColorStop(0,"#0000bb"); |
− | gradient.addColorStop(1, "#44ddff"); | + | gradient.addColorStop(1,"#44ddff"); |
− | context.fillStyle = gradient; | + | context.fillStyle=gradient; |
context.beginPath(); | context.beginPath(); | ||
− | context.arc( | + | context.arc(b.x, b.y, r*scale,0,2*Math.PI); |
context.closePath(); | context.closePath(); | ||
context.fill(); | context.fill(); | ||
Строка 229: | Строка 216: | ||
// Запуск системы | // Запуск системы | ||
− | + | ||
− | + | addNewBall(xStart * scale, yStart * scale); | |
− | setInterval(control, 1000 / fps); | + | setInterval(control, 1000/fps); |
+ | |||
} | } | ||
− | </ | + | </source> |
Файл '''"Balls_v4_release.html"''' | Файл '''"Balls_v4_release.html"''' | ||
− | < | + | <source lang="html" first-line="1"> |
<!DOCTYPE html> | <!DOCTYPE html> | ||
<html> | <html> | ||
<head> | <head> | ||
− | <title> | + | <title>Simple Mechanics</title> |
<script src="Balls_v4_release.js"></script> | <script src="Balls_v4_release.js"></script> | ||
</head> | </head> | ||
<body> | <body> | ||
− | <canvas id=" | + | <canvas id="canvasMech" width="800" height="600" style="border:1px solid #000000;"></canvas> |
+ | <script type="text/javascript">MainMech(document.getElementById('canvasMech'));</script> | ||
</body> | </body> | ||
</html> | </html> | ||
− | </ | + | </source> |
− | </ | + | </toggledisplay> |
− | |||
− | |||
[[Category: Программирование]] | [[Category: Программирование]] | ||
+ | [[Category: JavaScript]] |