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等速率圓周運動

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  在上一個課程「速度視覺化」的案例中，我們使用的範例是「自由落體」，這個課程換成是「等速率圓周運動」。

  Web VPython 3.2
  # 匯入視覺化套件
  from vpython import *
  
  #  1. 畫面設定
  # 畫布
  scene = canvas(center=vector(0, 0.3, 0.2), background=vector(0.5,0.6,0.5))
  # 桌面
  table = cylinder(pos=vector(0,-0.03,0), axis=vector(0,-0.01,0), radius=0.7, texture = textures.wood)
  # 圓心
  center = cylinder(pos=vector(0, -0.03, 0), axis=vector(0, 0.03, 0), radius = 0.007)
  # 球
  ball = sphere(pos=vector(-0.5,0,0), radius=0.03, color=color.blue)
  
  #  2. 設定參數、初始值
  ball.v = vector(0, 0, 0.5)
  r = mag(ball.pos)
  print("速度 = ", mag(ball.v))
  print("時間週期 = ", 2*pi*r/ mag(ball.v))
  # 時間間隔
  dt = 0.001
  
  #  3. 運動部分
  while True:
      rate(1000)
  
      # 更新球的資料
      ball.a = - (mag(ball.v)**2 / r) * (ball.pos/r)
      ball.v = ball.v + ball.a*dt
      ball.pos = ball.pos + ball.v*dt

  執行結果

   

  

   

  課堂作業：

  請使用上個課程「自由落體」單元學到的「箭頭」作法，在等速率運動的「圓球」上面，加上顯示「速度」與「加速度」的箭頭，可以讓我們更清楚地了解「圓球」的變化，如下圖：

  

  作業提示：

  # 速度箭頭
  v_arrow= arrow(pos=ball.pos, axis=ball.pos, shaftwidth=0.01)
  # 加速度箭頭
  a_arrow= arrow(pos=ball.pos, axis=ball.pos, shaftwidth=0.01)
  
  #  3. 運動部分
  while True:
      rate(1000)
      # 更新速度箭頭資料
      v_arrow.pos = ball.pos
      v_arrow.axis = ball. v
       # 更新速度箭頭資料
      a_arrow.pos = ball.pos
      a_arrow.axis = ball. a