猫史档案馆

【作品展示】

 

【作品介绍】

通过万有引力等物理知识点完成模拟测力计的过程，最终结果是10N

 

【作品源代码】

from vpython import helix, vector, text, color, sphere, box, rate, graph, gcurve, arrow  # 导入模块

# 弹簧测力计的顶板与背板
fixed_box = box(pos=vector(0, 2.02, 0),
                size=vector(0.8, 0.04, 0.5),
                color=color.white)
range_box = box(pos=vector(0, 0.5, -0.23),
                size=vector(0.8, 3, 0.04),
                color=color.white)

# 搭建弹簧
spring = helix(
    pos=vector(0, 2, 0),
    axis=vector(0, -2, 0),
    radius=0.1,
    coils=50,
    color=color.green,
    stiffness=100
)     

# 搭建弹簧末端
eq = spring.axis + spring.pos

pointer = arrow(pos=eq,
                  axis=vector(0, -0.2, 0),
                  shaftwidth=0.2,
                  headwidth=0.3,
                  headlength=0.1)

# 绘制刻度线及刻度值
mass = "012345"
for i in range(0, 6, 1):
    length = eq.y - 0.1 * i
    range_line = box(pos=vector(0, length, -0.23),
                     size=vector(0.3, 0.004, 0.04),
                     color=color.blue)

    # 生成刻度值
    range_mass = text(pos=vector(0.15, length-0.02, -0.22),
                      text=str(int(mass[i])*10) + "N",
                      color=color.blue,
                      height=0.05
                      )

# 创建小球
ball = sphere(pos=eq - vector(0, 0.3, 0),
              radius=0.1,
              color=color.red,
              mass=1,
              force=vector(0, 0, 0),
              velocity=vector(0, -1, 0)
              )

# 动画模拟弹簧测力计测量物体
d = 0.01
# 小球重力
ball.gravity = ball.mass*10


while ball.force.y < ball.gravity:
    rate(100)
    # 小球向下移动后 y 坐标的变化
    ball.pos.y = ball.pos.y + d * ball.velocity.y

    # 挂钩的坐标向量
    pointer.pos = ball.pos + vector(0, 0.3, 0)

    # 弹簧的坐标向量
    spring.axis = ball.pos + vector(0, 0.3, 0) - spring.pos

    # 小球所受到的拉力
    spring.stretch = eq - ball.pos - vector(0, 0.3, 0)
    ball.force = spring.stiffness * spring.stretch

 

【提示】

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