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我正在为我的物理课做一个教程。

我做了一个程序，它应该在一个由弹簧移动的盒子上放一个推车，并且应该减速到停止，但是，当我运行它时，似乎弹簧正在加速推车（无论我否定哪些事情。）

我听说这可能是 vPython 舍入数字导致加速的问题，如果这是真的，我可以让所有数字大 1000 倍，它会解决它吗？

谢谢！

from visual import *
from visual.graph import *

length=1.0

track=box(pos=vector(0,-0.05,0),
          size=(length, 0.05, 0.10),
          material=materials.bricks,)

# creates the track which is "length"meters in the
# x direction, 0.05m tall, and 1m deep
start=-0.5*length+0.05

cart=box(pos=vector(start+0.01,0,0),
         size=(0.1,0.05,0.1),
         color=color.green)
k=-4
#spring constant

sprL=(start-0.05)-0.1

#sets position of left end of spring
spring=helix(pos=(sprL,0,0),
             axis=((cart.x-0.05)-sprL,0,0),
             radius=0.02,
             color=color.yellow)

cart.m=0.70
#mass of cart
cart.vel=vector(0,0,0)
#initial velocity of cart
cart.force = k*(cart.x)*vector(1,0,0) 
#force of the spring
cart.accel=cart.force/cart.m
#acceleration of the cart taking into account the fan
t=0
deltat=0.01
end=0.5*length-0.05
#defining the end of the track
gdisplay(x=100,
         y=500,
         xtitle='time (sec)',
         ytitle='X (cyan), Px (red)')

xcurve = gcurve(color=color.cyan)
pcurve= gcurve (color=color.red)

while cart.x<end+0.01 and (cart.x>(start-0.01)):
    #we include -0.01 so the cart does not fail immediately upon start...
    cart.pos = cart.pos + cart.vel*deltat+(0.5)*(cart.accel)*deltat**2
    #x equals x naught plus v times delta t plus one half a delta t squared
    #note that ** means "to the power of"
    xcurve.plot(pos=(t,cart.x))
    pcurve.plot(pos=(t,cart.vel.x))
    cart.vel=cart.vel+cart.accel*deltat
    #new velocity is old velocity plus acceleration times time
    cart.force=k*(cart.x)*vector(1,0,0)
    cart.accel=cart.force/cart.m
    spring.axis=((cart.x-0.05)-sprL,0,0)    
    t=t+deltat
    #increments time
    rate(100)
    #rate means no more than 100 loops per second
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1 回答 1

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您的系统中没有耗散力（会从中泄漏能量）。这个方程F = -kx是能量守恒的（这个方程你已经有些迂回地编码了，它代表了弹簧施加在物体上的力）。请注意，那里的等式并不意味着力总是负的，它只是指向 的相反方向cart.pos。这就是你获得正弦运动的方式。

物体真正减速需要耗散力。一个典型的例子可以用F = -kx -bv一些常数来表示b，v就是你的物体的速度。这代表你的春天被流体（空气/水/任何你喜欢的东西）减慢了速度。

在这种情况下，对代码的最小更改将在您的循环内：

    cart.force=(k*(cart.x)-0.1*cart.vel.x)*vector(1,0,0)

这会产生一个欠阻尼系统，要尝试一个过阻尼系统，您可以将 0.1 设置为 10。

于 2014-05-17T16:04:32.627 回答