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手把手教你用Python来模拟绘制高中物理中平抛运动过程中的实线抛物线(附源码)

2024-12-02 18:40

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大家好,我是Python进阶者。

前言

昨天我发布了这篇文章:手把手教你用Python来模拟绘制自由落体运动过程中的抛物线(附源码),后来有个叫【冫马讠成】的粉丝在留言区提到了一个不错的想法,如下图所示:

也就是说需要实线进行作图。下图是粉丝的提问题目,可以看看需求,其实就是需要用Python进行实现。

当某个物体以初速度v水平抛出,其轨迹为一条抛物线,模拟绘制这条抛物线。

【PS】:这个是平抛运动,不是自由落体运动,因为自由落体运动初始速度为0,所以千万别搞混了,这里给大家也复习下高中的物理知识。

用高中物理知识,我们肯定可以轻易实现,但是今天我们需要用Python进行实现,稍微有些难度了。

一、思路

其实解决问题的关键点就是在于两点。其一是基于加速度公式,通过Python得到对应的x和y的点值;其二是针对这些点集进行作图。这里例举一种方法,小编想象肯定还有其他的方法的,也欢迎大家在评论区谏言。下图是平抛运动的公式。

二、分析

昨天的文章我们实现的方式是定义一个列表,用于存储物体的坐标值。今天这里稍微做了一下改进,使用列表推导式一步到位。其中总高度我们可以自己自定义,之后水平上的位置和垂直高度的位置都可以通过相关公式进行计算,之后调用作图函数进行绘制抛物线,具体实现如下。

三、具体实现

直接上代码,如下所示:

  1. # coding: utf-8 
  2. import matplotlib.pyplot as plt 
  3. import numpy as np 
  4. import math 
  5.  
  6.  
  7. def pwx(v0, h): 
  8.     g = 9.8 
  9.     H = 5 * h 
  10.     t = math.sqrt(H/g) 
  11.     x = [v0 * t for t in np.arange(0, t, 0.1)] 
  12.     y = [H - 0.5 * g * t * t for t in np.arange(0, t, 0.1)] 
  13.     plt.title("Parabolic trajectory curve"
  14.     plt.xlabel("x"
  15.     plt.ylabel("y"
  16.     plt.plot(x, y)  # plotting x and y 
  17.     plt.show() 
  18.  
  19.  
  20. if __name__ == "__main__"
  21.     v = int(input("请输入初速度v:  ")) 
  22.     h = int(input("请输入绘制行数h:  ")) 
  23.     pwx(v, h) 

当在Pycharm中运行之后,输入初速度为5,绘制行数为10之后,程序就会自动跑起来,如下图所示:

之后matplotlib库会给我们呈现一个完美的抛物线图,如下图所示:

四、总结

我是Python进阶者。本文基于粉丝提问,针对平抛运动运动过程中产生的抛物线,使用Python来作实线图的问题,给出了具体的实现方案,顺利帮助粉丝解决了问题。虽然文中只是例举了1种方法。

 

来源:Python爬虫与数据挖掘内容投诉

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