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平抛線運動計算題

教育 更新时间:2024-12-22 22:17:18

來源:Python爬蟲與數據挖掘

作者:Python進階者

前言

昨天我發布了這篇文章:手把手教你用Python來模拟繪制自由落體運動過程中的抛物線,後來有個叫【冫馬讠成】的粉絲在留言區提到了一個不錯的想法,如下圖所示。

平抛線運動計算題(教你用Python模拟繪制高中物理中平抛運動過程中的實線抛物線)1

也就是說需要實線進行作圖。下圖是粉絲的提問題目,可以看看需求,其實就是需要用Python進行實現。

平抛線運動計算題(教你用Python模拟繪制高中物理中平抛運動過程中的實線抛物線)2

當某個物體以初速度v水平抛出,其軌迹為一條抛物線,模拟繪制這條抛物線。

【PS】:這個是平抛運動,不是自由落體運動,因為自由落體運動初始速度為0,所以千萬别搞混了,這裡給大家也複習下高中的物理知識。

用高中物理知識,我們肯定可以輕易實現,但是今天我們需要用Python進行實現,稍微有些難度了。

一、思路

其實解決問題的關鍵點就是在于兩點。其一是基于加速度公式,通過Python得到對應的x和y的點值;其二是針對這些點集進行作圖。這裡例舉一種方法,小編想象肯定還有其他的方法的,也歡迎大家在評論區谏言。下圖是平抛運動的公式。

平抛線運動計算題(教你用Python模拟繪制高中物理中平抛運動過程中的實線抛物線)3

二、分析

昨天的文章我們實現的方式是定義一個列表,用于存儲物體的坐标值。今天這裡稍微做了一下改進,使用列表推導式一步到位。其中總高度我們可以自己自定義,之後水平上的位置和垂直高度的位置都可以通過相關公式進行計算,之後調用作圖函數進行繪制抛物線,具體實現如下。

三、具體實現

直接上代碼,如下所示:

# coding: utf-8 import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np import math def pwx(v0, h): g = 9.8 H = 5 * h t = math.sqrt(H/g) x = [v0 * t for t in np.arange(0, t, 0.1)] y = [H - 0.5 * g * t * t for t in np.arange(0, t, 0.1)] plt.title("Parabolic trajectory curve") plt.xlabel("x") plt.ylabel("y") plt.plot(x, y) # plotting x and y plt.show() if __name__ == "__main__": v = int(input("請輸入初速度v: ")) h = int(input("請輸入繪制行數h: ")) pwx(v, h)

當在Pycharm中運行之後,輸入初速度為5,繪制行數為10之後,程序就會自動跑起來,如下圖所示:

平抛線運動計算題(教你用Python模拟繪制高中物理中平抛運動過程中的實線抛物線)4

之後matplotlib庫會給我們呈現一個完美的抛物線圖,如下圖所示:

平抛線運動計算題(教你用Python模拟繪制高中物理中平抛運動過程中的實線抛物線)5

四、總結

我是Python進階者。本文基于粉絲提問,針對平抛運動運動過程中産生的抛物線,使用Python來作實線圖的問題,給出了具體的實現方案,順利幫助粉絲解決了問題。雖然文中隻是例舉了1種方法,但是小編相信肯定還有其他的方法的,也歡迎大家在評論區谏言。

平抛線運動計算題(教你用Python模拟繪制高中物理中平抛運動過程中的實線抛物線)6

小夥伴們,快快用實踐一下吧!

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