手把手教你用Python來模擬繪制自由落體運動過程中的拋物線(附源碼)
大家好,我是Python進階者。
前言
前幾天有個叫【-berry】的粉絲在問了一道關于自由落體運動過程中產生的拋物線作圖的問題,如下圖所示。
當某個物體以初速度v水平拋出,其軌跡為一條拋物線,模擬繪制這條拋物線。用高中物理知識,我們肯定可以輕易實現,但是今天我們需要用Python進行實現,稍微有些難度了。
一、思路
其實解決問題的關鍵點就是在于兩點。其一是基于加速度公式,通過Python得到對應的x和y的點值;其二是針對這些點集進行作圖。這里例舉一種方法,小編想象肯定還有其他的方法的,也歡迎大家在評論區諫言。
二、分析
我們需要定義一個列表,用于存儲物體的坐標值,其中總高度我們可以自己自定義,之后水平上的位置和垂直高度的位置都可以通過相關公式進行計算,將每次計算得到的點集追加到列表之后,之后調用作圖函數進行繪制拋物線,具體實現如下。
三、具體實現
直接上代碼,如下所示:
- # coding: utf-8
- from matplotlib import pyplot as plt
- def pwx(v, h):
- yx = [] # 定義一列表
- # 物體從高處位置為點50米的地方
- g = 9.8
- height = 5 # 這個是常量每運行一行為5米
- hh = 5*v # 總高度
- for i in range(h):
- y = height
- height = y+5
- x = int(v*(2*y*(1/9.8))**0.5)
- yx.append((hh, x))
- hh -= 5
- return yx
- def huaxian(yx):
- plt.title("Parabolic trajectory curve")
- plt.xlabel("x")
- plt.ylabel("y")
- for y, x in yx:
- plt.plot(x, y, "*")
- print(y, x)
- plt.show()
- def main():
- v = int(input("請輸入初速度v: "))
- h = int(input("請輸入繪制行數h: "))
- yx = pwx(v, h)
- huaxian(yx)
- if __name__ == "__main__":
- main()
當在Pycharm中運行之后,輸入初速度為10,繪制行數為10之后,程序就會自動跑起來,如下圖所示:
之后matplotlib庫會給我們呈現一個完美的拋物線圖,如下圖所示:
四、總結
我是Python進階者。本文基于粉絲提問,針對自由落體運動過程中產生的拋物線,使用Python來作圖的問題,給出了具體的實現方案,順利幫助粉絲解決了問題。