محاكاة النظام الشمسي: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

بالنسبة لهذا المشروع ، شرعت في إنشاء محاكاة لكيفية تأثير الجاذبية على حركة الأجسام الكوكبية في النظام الشمسي. في الفيديو أعلاه / ، يتم تمثيل جسم الشمس بواسطة كرة شبكية سلكية ، ويتم إنشاء الكواكب بشكل عشوائي.

تعتمد حركة الكواكب على الفيزياء الحقيقية ، قانون الجاذبية الكونية. يحدد هذا القانون قوة الجاذبية المؤثرة على كتلة بواسطة كتلة أخرى ؛ في هذه الحالة الشمس على جميع الكواكب ، والكواكب على بعضها البعض.

بالنسبة لهذا المشروع ، استخدمت المعالجة ، وهي بيئة برمجة تعتمد على جافا. لقد استخدمت أيضًا ملف مثال المعالجة الذي يحاكي جاذبية الكواكب. كل ما تحتاجه لهذا هو برنامج المعالجة وجهاز كمبيوتر.

الخطوة 1: محاكاة ثنائية الأبعاد

بدأت بمشاهدة بعض مقاطع الفيديو حول كيفية القيام بترميز هذا الذي أنشأه دان شيفمان على قناته على YouTube ، قطار الترميز (الجزء 1/3). في هذه المرحلة ، اعتقدت أنني سأستخدم العودية لتوليد النظام الشمسي ، على غرار الطريقة التي يستخدمها Shiffman فقط باستخدام قوانين الفيزياء.

لقد صنعت كائنًا كوكبًا به "كواكب أطفال" ، والتي بدورها كانت لها أيضًا كواكب "أطفال". لم يتم الانتهاء من رمز المحاكاة ثنائية الأبعاد لأنه لم يكن لدي طريقة رائعة لمحاكاة قوى الجاذبية لكل كوكب. لقد تحولت من طريقة التفكير هذه ، في اتجاه يعتمد على مثال المعالجة الداخلية للجاذبية التثاقلي. كانت المشكلة أنني كنت بحاجة لحساب قوة الجاذبية من جميع الكواكب الأخرى على كل كوكب ، لكنني لم أستطع التفكير في كيفية سحب معلومات كوكب فردي بسهولة. بعد رؤية كيفية قيام البرنامج التعليمي للمعالجة بذلك ، أدركت بالضبط كيفية القيام بذلك باستخدام الحلقات والمصفوفات بدلاً من ذلك

الخطوة 2: أخذها إلى 3 أبعاد

باستخدام مثال رمز Planetary Attraction الذي يأتي مع المعالجة ، بدأت برنامجًا جديدًا لمحاكاة ثلاثية الأبعاد. يكمن الاختلاف الرئيسي في فئة الكوكب ، حيث أضفت دالة جذب ، والتي تحسب قوة الجاذبية بين كوكبين. سمح لي ذلك بمحاكاة كيفية عمل أنظمتنا الشمسية ، حيث لا تنجذب الكواكب إلى الشمس فحسب ، بل تنجذب أيضًا إلى كل الكواكب الأخرى.

كل كوكب له خصائص متولدة بشكل عشوائي مثل الكتلة ، ونصف القطر ، والسرعة المدارية الأولية ، وما إلى ذلك. الكواكب عبارة عن كرات صلبة والشمس عبارة عن كرة شبكية سلكية. بالإضافة إلى ذلك ، يدور موقع الكاميرا حول وسط النافذة.

الخطوة الثالثة: استخدام Real Planets

بعد أن حصلت على إطار عمل المحاكاة ثلاثية الأبعاد ، استخدمت ويكيبيديا للعثور على بيانات الكواكب الفعلية لنظامنا الشمسي. لقد أنشأت مجموعة من كائنات الكواكب ، وأدخلت البيانات الحقيقية. عندما فعلت هذا ، كان علي تقليص جميع الخصائص. عندما فعلت ذلك ، كان يجب عليّ أخذ القيم الفعلية وضربها في عامل لتقليل القيم ، وبدلاً من ذلك فعلت ذلك بوحدات من الأرض. هذا يعني أنني أخذت النسبة بين قيمة الأرض وقيمة الأجسام الأخرى ، على سبيل المثال ، تمتلك الشمس 109 أضعاف كتلة الأرض. لكن هذا أدى إلى أن أحجام الكواكب تبدو كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا.

الخطوة 4: الأفكار والتعليقات النهائية

إذا كنت سأستمر في العمل على هذه المحاكاة ، فسوف أقوم بتنقيح / تحسين أمرين:

1. أولاً سأقوم بقياس كل شيء بشكل موحد باستخدام نفس عامل التحجيم. ثم لتحسين رؤية المدارات ، أود إضافة أثر خلف كل كوكب لأرى كيف تقارن كل ثورة بالسابقة

2. الكاميرا ليست تفاعلية ، مما يعني أن جزءًا من المدارات يكون خارج الشاشة ، "خلف الشخص". توجد مكتبة كاميرا ثلاثية الأبعاد تسمى Peazy Cam ، تُستخدم في الجزء 2 من سلسلة فيديو Coding Train حول هذا الموضوع. تتيح هذه المكتبة للمشاهد تدوير الكاميرا وتحريكها وتكبيرها / تصغيرها حتى يتمكنوا من متابعة مدار الكوكب بأكمله.

3. أخيرًا ، لا يمكن تمييز الكواكب حاليًا عن بعضها البعض. أود إضافة "جلود" لكل كوكب والشمس ، حتى يتمكن المشاهدون من التعرف على الأرض وما إلى ذلك.