完全弹性碰撞matlab

1、Matlab设计实验课题名称：完全弹性碰撞一.设计背景：完全弹性碰撞(Perfect Elastic Collision ):在理想情况下，完全弹性 碰撞的物理过程满足动量守恒和能量守恒。如果两个碰撞小球的质量相等， 联立动量守恒和能量守恒方程时可解得：两个小球碰撞后交换速度。如果 被碰撞的小球原来静止，则碰撞后该小球具有了与碰撞小球一样大小的速 度，而碰撞小球则停止。多个小球碰撞时可以进行类似的分析。二,设计意义真实情况下，由于小球间的碰撞并非理想的弹性碰撞，还会有能量的损失， 所以最后小球还是要停下来。所以该设计主要用于研究能量守恒中的某些问题。还有就是用于实验演示。三.程序设计该程序主要

2、设置了三个不同颜色的小球，在真空环境下(理想环境下)的 碰撞实验演示。该程序可以通过改变各种参数，研究各种情况下的实验数据。程序：pole=1.8;%定义摆线的长度xmax=2;% 定义横坐标长度ymax=2;% 定义纵坐标长度basew=2.3;% 定义图中方框的宽度baseh=2.3;% 定义图中方框的高度instant=0.2;% 定义摆线间距%三视图的初始设置%第一幅图figure(name, 理想情况下能量守恒定律定义第一幅图的标题和位置1,position,500,340,440,320);% fill(xmax,xmax,-xmax,-xmax,xmax,xmax-0.05,xm

3、ax-0.05,- xmax+0.05,-xmax+0.05,xmax-0.05,ymax,-ymax,- ymax,ymax,ymax,ymax-0.05,-ymax+0.05,-ymax+0.05,ymax- 0.05,ymax-0.05,0,1,1);% 填充底座背景hold on;% 保持当前图形及坐标所有特性fill(xmax-0.05,xmax-0.05,-xmax+0.05,-xmax+0.05,ymax-0.5 ,ymax-0.55,ymax-0.55,ymax-0.5,g);%填充方框内横杆背景hold on;% 保持当前图形及坐标所有特性在坐标处标识在坐标处标识说明文字主视

4、图 );% 在坐标处标识说明文定义背景坐标范围在x(-2.32.3)text(-0.25,1.7,1);text(0,1.7,2);text(0.25,1.7,3);%说明文字text( -1.0,1.7,a);text( -1.0,-1.7,b);%text(1.0,1.7, 真空容器 );text(-1.8,1.7,字axis(-basew,basew,-baseh,baseh);%Y(-2.32.3) 之间%axis(off);% 覆盖坐标刻度并填充背景theta0=7 *pi/6;% 摆线 1 的初始角度x0=pole*cos(theta0);% 摆线 1 末端 x 坐标y0=pole

5、*sin(theta0)+1.5;% 摆线 1 末端 y 坐标body1=line(-instant,x0-instant,1.5,y0,color,r,linestyle,-,erasemode,xor);% 设置摆线 1 head1=line(x0-instant,y0,color,r,linestyle,.,erasemode,xor,markersize,40);% 设置第一个小球颜色，大小theta1=3*pi/2;% 摆线 2,3 的角度x1=pole*cos(theta1);% 摆线 2,3 末端 x 坐标y1=pole*sin(theta1)+1.5;% 摆线 2,3 末端 y

6、 坐标body=line(-0.001,x1,1.5,y1,color,k,linestyle,-,erasemode,xor);% 设置摆线 2head=line(x1,y1,color,k,linestyle,.,erasemode,xor,markersize,40);% 设置第 2 个小球颜色，大小body2=line(instant;x1+instant,1.5;y1,color,b,linestyle,-,erasemode,xor);% 设置摆线 3head2=line(x1+instant,y1,color,b,linestyle,.,erasemode,xor,markers

7、ize,40);% 设置第 3 个小球颜色，大小theta3=15*pi/6 ;% 第二幅图figure(name, 理想情况下能量守恒定律 2,position,500,40,440,320);%定义第一幅图的标题和位置fill(xmax,xmax,-xmax,-xmax,xmax,xmax-0.05,xmax-0.05,- xmax+0.05,-xmax+0.05,xmax-0.05,ymax,-ymax,- ymax,ymax,ymax,ymax-0.05,-ymax+0.05,-ymax+0.05,ymax- 0.05,ymax-0.05,0,1,1);% 填充底座背景hold on;

8、% 保持当前图形及坐标所有特性fill(xmax-0.05,xmax-0.05,-xmax+0.05,-xmax+0.05,ymax-0.5 ,ymax-0.55,ymax-0.55,ymax-0.5,g);%填充方框内第一根横杆背景hold on;% 保持当前图形及坐标所有特性fill(xmax-0.05,xmax-0.05,-xmax+0.05,-xmax+0.05,-ymax+0.55 ,-ymax+0.5,-ymax+0.5,-ymax+0.55 ,b);%填充方框内第二根横杆背景hold on;% 保持当前图形及坐标所有特性text(-0.25,1.7,1);text(0,1.7,2

9、);text(0.25,1.7,3);%在坐标处标识说明文字在坐标处标识说明文字俯视图 );% 在坐标处标识说明文定义背景坐标范围在x(-2.32.3)text( -1.0,1.7,a);text( -1.0,-1.7,b);%text(1.0,1.7, 真空容器 );text(-1.8,1.7,字axis(-basew,basew,-baseh,baseh);%Y(-2.32.3) 之间%axis(off);% 覆盖坐标刻度并填充背景y01=0;% 设置摆球纵坐标值body11=line(-instant,x0-instant,1.5,y01,color,r,linestyle,-,eras

10、emode,xor);%设置摆线1 上摆线body12=line(-instant,x0-instant,-1.5,y01,color,r,linestyle,-,erasemode,xor);%设置摆线1 下摆线head01=line(x0-instant,y01,color,r,linestyle,.,erasemode,xor,markersize,40);%设置第一个小球颜色，大小body01=line(-0.001,x1,1.5,y01,color,k,linestyle,-,erasemode,xor);%设置摆线2 上摆线body02=line(-0.001,x1,-1.5,y0

11、1,color,k,linestyle,-,erasemode,xor);%设置摆线2 下摆线head00=line(x1,y01,color,k,linestyle,.,erasemode,xor,markersize,40);% 设置第二个小球颜色，大小body21=line(instant;x1+instant,1.5;y01,color,b,linestyle,-,erasemode,xor);%设置摆线3 上摆线body22=line(instant;x1+instant,-1.5;y01,color,b,linestyle,-,erasemode,xor);%设置摆线3 下摆线he

12、ad02=line(x1+instant,y01,color,b,linestyle,.,erasemode,xor,markersize,40);% 设置第三个小球颜色，大小% 第三幅图figure(name, 理想情况下能量守恒定律 3,position,50,340,440,320);%定义第三幅图的标题和位置fill(xmax,xmax,-xmax,-xmax,xmax,xmax-0.05,xmax-0.05,- xmax+0.05,-xmax+0.05,xmax-0.05,ymax,-ymax,- ymax,ymax,ymax,ymax-0.05,-ymax+0.05,-ymax+0

13、.05,ymax- 0.05,ymax-0.05,0,1,1);% 填充底座背景hold on% 保持当前图形及坐标所有特性text(1.0,1.7, 真空容器 );text(-1.8,1.7, 侧视图 );% 在坐标处标识说明文字text( -1.7,1.5,a);text( 1.7,1.5,b);%在坐标处标识说明文字axis(-basew,basew,-baseh,baseh);%定义背景坐标范围在x(-2.32.3)Y(-2.32.3) 之间%axis(off);%覆盖坐标刻度并填充背景设置坐标x01=0;x02=1.48;y02=1.48;% head000=line(-x02,y0

14、2,color,g,linestyle,.,erasemode,xor,markersize,18);% 设置横杆 ahead000=line(x02,y02,color,g,linestyle,.,erasemode,xor,mar kersize,18);% 设置横杆 bbody311=line(-x02,x01,y02,y0,color,r,linestyle,-,erasemode,xor);%设置摆线1 上摆线body312=line(x02,x01,y02,y0,color,r,linestyle,-,erasemode,xor);%设置摆线1 下摆线head301=line(x0

15、1,y0,color,r,linestyle,.,erasemode,xor,markersize,40);% 设置摆球 1body301=line(-x02,x01,y02,y1,color,k,linestyle,-,erasemode,xor);%设置摆线2上摆线body302=line(x02,x01,y02,y1,color,k,linestyle,-,erasemode,xor);%设置摆线2下摆线head300=line(x01,y1,color,k,linestyle,.,erasemode,xor,markersize,40);% 设置摆球2body321=line(-x02

16、;x01,y02;y1,color,b,linestyle,-,erasemode,xor);%设置摆线3上摆线body322=line(x02;x01,y02;y1,color,b,linestyle,-,erasemode,xor);%设置摆线3下摆线head302=line(x01,y1,color,b,linestyle,.,erasemode,xor,mark ersize,40);% 设置摆球3while 1% 条件判断theta0=theta0+pi/540;theta3=theta3-pi/540;if theta0=15*pi/6theta0=7*pi/6;theta3=15

17、*pi/6 ;% 设置摆球 1 运动过程x11=pole*cos(theta0);y11=pole*sin(theta0)+1.5;set(body1,xdata,-instant,x11-instant,ydata,1.5,y11);%设置主视图中摆线1 运动set(head1,xdata,x11-instant,ydata,y11);%设置主视图中摆球1运动set(body11,xdata,-instant,x11-instant,ydata,1.5,y01);%设置俯视图中摆线1 上摆线运动set(body12,xdata,-instant,x11-instant,ydata,1.5,y

18、01);%设置俯视图中摆线1 下摆线运动set(head01,xdata,x11-instant,ydata,y01);%设置俯视图中摆球1 运动set(body311,xdata,-x02,x01,ydata,y02,y11);%设置侧视图1 上摆线运动set(body312,xdata,x02,x01,ydata,y02,y11);%设置侧视图1 下摆线运动设置侧视图中摆球1 运动set(head301,xdata,x01,ydata,y11);% 设置摆球 3 运动的过程elseif (theta0=3*pi/2)&(theta0=11*pi/6 )&(theta0=13*pi/6 )&(theta015*pi/6 )x41=pole*cos(theta3);y41=pole*sin(theta3)+1.5;set(body1,xdata