수직(자유낙하운동) + 수평(포물선운동)

수직(자유낙하운동) + 수평(포물선운동

 

운동 하는 동안의 시간에 따른 위치 운동에너지 그래프

이번에는 수평, 수직 방향으로 운동하는 두 물체를 물리코딩으로 구현하여 살펴보는 시간을 가졌다.

크기와 무게 모두 같고 색만 다른 두 공이 만약 외력을 받지 않고 중력만 작용한다면,

보이는 것과 같이 동시에 지표면에 도달하게 된다.

또한 역학적 에너지는 보존됨으로 운동에너지와 위치에너지의 합은

위의 그래프와 같이 일정하게 보존됨을 확인할 수 있다.

코드는 지표면에 두 공이 닿기까지의 while 무한루프를 돌려 구현했다.

 

코드)

GlowScript 3.0 VPython

#Creating Objects & Scene Setting
ball1 = sphere(pos = vec(-15,20,0), color = color.blue)
ball2 = sphere(pos = vec(-12,20,0), color = color.red)
ground = box(color = color.green, size = vec(40,0.01,20))

scene.center = 0.5*(ball1.pos + ground.pos)
scene.background = color.white

#Initial Setting & Constants
ball1.m = 1
ball2.m = 1 #2
ball1.v = vec(0,0,0)
ball2.v = vec(15,0,0)
g = 9.8
ball1.U = ball1.m*g*ball1.pos.y
ball2.U = ball2.m*g*ball2.pos.y
ball1.K = 0.5*ball1.m*mag(ball1.v)**2
ball2.K = 0.5*ball2.m*mag(ball2.v)**2
ball1.work = 0
ball2.work = 0

#Graph
gd = graph(xtitle = 's', ytitle = 'J')
ball1_Wgraph = gcurve(color = color.blue)
ball2_Wgraph = gcurve(color = color.red)
ball1_Ugraph = gcurve(color = color.cyan)

#Time
t = 0
dt = 0.01

scene.waitfor('click')

#Simulation Loop
while True:
    rate(1/dt)
    
    #Forces
    ball1.f = ball1.m*vec(0,-g,0)
    ball2.f = ball2.m*vec(0,-g,0)
    
    #Time integration
    ball1.v = ball1.v + ball1.f/ball1.m*dt
    ball2.v = ball2.v + ball2.f/ball2.m*dt
    ball1.pos = ball1.pos+ ball1.v*dt
    ball2.pos = ball2.pos+ ball2.v*dt
    
    #Work done by gravity
    ball1.work = ball1.work + dot(ball1.f,ball1.v*dt)
    ball2.work = ball2.work + dot(ball2.f,ball2.v*dt)
    ball1_Wgraph. plot(t, ball1.work)
    
    #Potential Energy
    ball1.U = ball1.m*g*ball1.pos.y
    ball2.U = ball2.m*g*ball2.pos.y
    ball1_Ugraph.plot(t, ball1.U)
    
    #Detecting Collision
    if ball1.pos.y < ground.pos.y:
        break
    t = t + dt

 

https://www.glowscript.org/#/user/emilyjiminroh/folder/physicscoding/program/%EC%9E%90%EC%9C%A0%EB%82%99%ED%95%98%EA%B7%B8%EB%9E%98%ED%94%84

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