Processing 椭圆运动模拟

最新推荐文章于 2024-08-08 13:57:14 发布

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#java

本文介绍如何使用Processing进行Java编程，模拟椭圆运动并探讨轨道进动现象的原理，即速度过大导致的误差累积问题。通过实例演示和解释，提供优化模拟精度的方法和经验教训。

用Processing练习写的一个椭圆运动模拟，代码为java格式，完整代码附在下文。

在setup函数中配置行星位置（init_pos）和初速度(init_vel)。设初速度为(x, y)，当y = 0时可以模拟圆周运动，其他情况可以模拟椭圆运动。

当椭圆的离心率很大时，会出现下图的轨道进动的现象，这实际上是由误差累积导致的：模拟程序初始化时是设置的偏远日点的速度，椭圆轨道近日点速度和远日点速度约成反比，因此离心率越高，近日点速度越大。而软件计算和更新位置是恒定速度的，速度过快导致微小计算误差通过乘以大的速度放大，从而导致了轨道偏移。这也给了一条经验：轨道模拟时需要防止近日点速度过大，或者提高计算精度。

int MASS_SIZE_RATE = 2;

class Mover {
    PVector pos;
    PVector last_pos;
    PVector vel;
    PVector acc = new PVector(0, 0);
    float mass;
  
    Mover(PVector init_pos, PVector init_vel, float mass) {
        pos = init_pos;
        last_pos = init_pos.copy();
        vel = init_vel;
        this.mass = mass;
    }
    
    void applyForce(PVector force) {
        acc.add(force.div(mass));
    }

    void update() {
        vel.add(acc);
        pos.add(vel);
        acc.x = 0