Inclinedthrow.gif(400 × 288 pixels, bestandsgrootte: 374 kB, MIME-type: image/gif, herhalend, 102 frames, 10 s)


Beschrijving

Beschrijving
English: Trajectories of three objects thrown at the same angle (70°). The black object doesn't experience any form of drag and moves along a parabola. The blue object experiences Stokes' drag, and the green object Newton drag.
Datum
Bron Eigen werk
Auteur AllenMcC.
Andere versies Inclinedthrow2.gif
GIF ontwikkeling
InfoField
 
Deze GIF rasterafbeelding is gemaakt met Matplotlib
Broncode
InfoField

Python code

#!/usr/bin/python3
# -*- coding: utf8 -*-

import os
import inspect
from math import *
import numpy as np
from scipy.integrate import odeint
from scipy.optimize import newton
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import animation

# settings
mpl.rcParams['path.snap'] = False
fname = 'inclinedthrow'
size = 400, 288
l, w, b, h = 22.5/size[0], 1-23/size[0], 22.5/size[1], 1-23/size[1]
nframes = 102
delay = 8
lw = 1.
ms = 6
c1, c2, c3 = "#000000", "#0000ff", "#007100"

def projectile_motion(g, mu, pot, xy0, vxy0, tt):
    # use a four-dimensional vector function vec = [x, y, vx, vy]
    def dif(vec, t):
        # time derivative of the whole vector vec
        v = hypot(vec[2], vec[3])
        vxrel, vyrel = vec[2] / v, vec[3] / v
        return [vec[2], vec[3], -mu * v**pot * vxrel, -g - mu * v**pot * vyrel]

    # solve the differential equation numerically
    vec = odeint(dif, [xy0[0], xy0[1], vxy0[0], vxy0[1]], tt)
    return vec[:, 0], vec[:, 1], vec[:, 2], vec[:, 3]  # return x, y, vx, vy

g = 1.
theta  = radians(70)
v0 = sqrt(g/sin(2*theta))
vinf = 2.1
# use identical terminal velocity vinf for both types of friction
mu_stokes = g / vinf**1
mu_newton = g / vinf**2
x0, y0 = 0.0, 0.0
vx0, vy0 = v0 * cos(theta), v0 * sin(theta)

T = newton(lambda t: projectile_motion(g, 0, 0, (x0, y0), (vx0, vy0), [0, t])[1][1], 2*vy0/g)
nsub = 10
tt = np.linspace(0, T * nframes / (nframes - 1), (nframes - 1) * nsub + 1)

traj_free = projectile_motion(g, 0, 0, (x0, y0), (vx0, vy0), tt)
traj_stokes = projectile_motion(g, mu_stokes, 1, (x0, y0), (vx0, vy0), tt)
traj_newton = projectile_motion(g, mu_newton, 2, (x0, y0), (vx0, vy0), tt)

def animate(nframe, saveframes=False):
    print(nframe, '/', nframes)
    t = T * float(nframe) / nframes
    
    plt.clf()
    fig.gca().set_position((l, b, w, h))
    fig.gca().set_aspect("equal")
    plt.xlim(0, 1)
    plt.ylim(0, (h*size[1]) / (w*size[0]))
    plt.xticks([]), plt.yticks([])
    plt.xlabel('Distance', size=12)
    plt.ylabel('Height', size=12)
    
    plt.plot(traj_free[0][:nframe*nsub+1], traj_free[1][:nframe*nsub+1],
        '-', lw=lw, color=c1)
    plt.plot(traj_free[0][nframe*nsub], traj_free[1][nframe*nsub],
        'ok', color=c1, markersize=ms, markeredgewidth=0)
    
    plt.plot(traj_stokes[0][:nframe*nsub+1], traj_stokes[1][:nframe*nsub+1],
        '-', lw=lw, color=c2)
    plt.plot(traj_stokes[0][nframe*nsub], traj_stokes[1][nframe*nsub],
        'ok', color=c2, markersize=ms, markeredgewidth=0)
    
    plt.plot(traj_newton[0][:nframe*nsub+1], traj_newton[1][:nframe*nsub+1],
        '-', lw=lw, color=c3)
    plt.plot(traj_newton[0][nframe*nsub], traj_newton[1][nframe*nsub],
        'ok', color=c3, markersize=ms, markeredgewidth=0)
    
    if saveframes:
        # export frame
        dig = int(ceil(log10(nframes)))
        fsavename = ('frame{:0' + str(dig) + '}.svg').format(nframe)
        fig.savefig(fsavename)
        with open(fsavename) as f: content = f.read()
        content = content.replace('pt"', 'px"').replace('pt"', 'px"')
        with open(fsavename, 'w') as f: f.write(content)

fig = plt.figure(figsize=(size[0]/72., size[1]/72.))

os.chdir(os.path.dirname(os.path.abspath(inspect.getfile(inspect.currentframe()))))
for i in range(nframes):
    animate(i, True)
os.system('convert -loop 0 -delay ' + str(delay) + ' frame*.svg +dither ' + fname + '.gif')
# keep last frame for two seconds
os.system('gifsicle -k32 --color-method blend-diversity -b ' + fname + '.gif -d' + str(delay) + ' "#0-' + str(nframes-2) + '" -d200 "#' + str(nframes-1) + '"')
for i in os.listdir('.'):
    if i.startswith('frame') and i.endswith('.svg'):
        os.remove(i)

Licentie

Ik, de auteursrechthebbende van dit werk, maak het hierbij onder de volgende licentie beschikbaar:
w:nl:Creative Commons
naamsvermelding Gelijk delen
Dit bestand is gelicenseerd onder de Creative Commons-licentie Naamsvermelding-Gelijk delen 3.0 Unported
De gebruiker mag:
  • Delen – het werk kopiëren, verspreiden en doorgeven
  • Remixen – afgeleide werken maken
Onder de volgende voorwaarden:
  • naamsvermelding – U moet op een gepaste manier aan naamsvermelding doen, een link naar de licentie geven, en aangeven of er wijzigingen in het werk zijn aangebracht. U mag dit op elke redelijke manier doen, maar niet zodanig dat de indruk wordt gewekt dat de licentiegever instemt met uw werk of uw gebruik van zijn werk.
  • Gelijk delen – Als u het werk heeft geremixt, veranderd, of erop heeft voortgebouwd, moet u het gewijzigde materiaal verspreiden onder dezelfde licentie als het oorspronkelijke werk, of een daarmee compatibele licentie.

Bijschriften

Beschrijf in één regel wat dit bestand voorstelt

Items getoond in dit bestand

beeldt af

Bestandsgeschiedenis

Klik op een datum/tijd om het bestand te zien zoals het destijds was.

Datum/tijdMiniatuurAfmetingenGebruikerOpmerking
huidige versie21 okt 2020 18:10Miniatuurafbeelding voor de versie van 21 okt 2020 18:10400 × 288 (374 kB)Geek3adjusted friction coefficients such to make terminal velocity of both trajectories equal. In this case, the Newton projectile moves further.
21 okt 2009 14:57Miniatuurafbeelding voor de versie van 21 okt 2009 14:57400 × 288 (453 kB)AllenMcC.added Newton drag
22 dec 2008 02:40Miniatuurafbeelding voor de versie van 22 dec 2008 02:40400 × 299 (393 kB)AllenMcC.== Summary == {{Information |Description={{en|1=Trajectories of two objects thrown at the same angle. The blue object doesn't experience any drag and moves along a parabola. The black object experiences Stokes' drag.}} |Source=Own work by uploader |Author
18 dec 2008 22:12Miniatuurafbeelding voor de versie van 18 dec 2008 22:12400 × 299 (393 kB)AllenMcC.== Summary == {{Information |Description={{en|1=Trajectories of two objects thrown at the same angle. The blue object doesn't experience any drag and moves along a parabola. The black object experiences Stokes' drag.}} |Source=Own work by uploader |Author
15 dec 2008 06:07Miniatuurafbeelding voor de versie van 15 dec 2008 06:07700 × 519 (636 kB)AllenMcC.{{Information |Description={{en|1=Trajectories of two objects thrown at the same angle. The blue object doesn't experience friction and moves along a parabola. The black object experiences Stokes friction.}} |Source=Own work by uploader |Author=[[User:All

Dit bestand wordt op de volgende pagina gebruikt:

Globaal bestandsgebruik

De volgende andere wiki's gebruiken dit bestand:

Globaal gebruik van dit bestand bekijken.