Взаимное взаимодействие NNN-частиц в декартовой плоскости.

Я делаю симуляцию Н -Частицы в декартовой плоскости и нужна помощь в понимании основ.

В любое время в моей системе частиц у меня будет Н количество частиц. Я рассматриваю частицы как тела с некоторым радиусом р е ( 0 , 20 ] и придание им свойств, ограниченных в Икс × Д единица квадрата площади конечной плоскости. Ниже приведены свойства, которыми может обладать частица:

  • Масса (изначально поставляется)
  • Радиус (изначально поставляется)
  • Позиция (изначально поставляется)
  • Скорость (изначально поставляется)
  • Ускорение (когда одно тело притягивает другое, динамически генерируемое симулятором)

Учитывая всю эту информацию, я хочу сделать систему частиц автономной, т.е. т "=" 0 , Н частицы раскладываются на плоскости в случайных местах. В т > 0 , все эти частицы взаимодействуют друг с другом из-за силы, которую они оказывают друг на друга. Мне нужна помощь, чтобы понять их фундаментальное поведение, особенно когда одна частица может вращаться вокруг друг друга (точно так же, как Луна вращается вокруг Земли)? Я немного понимаю эту концепцию , но какие физические и математические концепции могут мне в этом помочь? Если возможно, можете ли вы указать мне правильный веб-ресурс, относящийся к этому вопросу, чтобы я мог прочитать об этом?

Ответы (1)

Если это точечные массы, вы можете убрать радиус, так как он уже считается равным 0 :)

Эта проблема была изучена и получила творческое название «проблема n-тела»... вы можете прочитать о ней в Википедии : не является подходящим справочником для научных или реальных инженерных работ, но позволяет хорошо ознакомиться с темой — отправной точкой).

По сути, я думаю, что фундаментальными инструментами для этой проблемы являются векторное исчисление, классическая механика (законы Ньютона) и численные методы (оказывается нетривиальным получить хорошие результаты из моделирования, подобного тому, которое вы описываете, и он получает свое собственное поле учебы!).

Проблема объектов, потенциально вращающихся вокруг друг друга, не должна требовать специального рассмотрения, если вы построите правильную математическую модель и хорошо ее реализуете ... это должно просто «происходить» как естественное следствие системы, которую вы настроили.

Проблема, на первый взгляд, кажется простой и, может быть, даже легкой... но на самом деле она будет сложной и, вероятно, очень познавательной. Не расстраивайтесь, когда сталкиваетесь с трудностями, так вы учитесь.

редактировать: во всем этом подразумевается предположение, что вы собираетесь учитывать только гравитационные взаимодействия (т.е. без электромагнетизма, без ядерных сил). Кроме того, вы, вероятно, захотите начать с предположения, что все объекты существуют в вакууме (в отличие от жидкой среды, такой как атмосфера, поскольку аэродинамика добавит еще больше сложностей).

Пожалуйста, прочитайте отредактированный вопрос еще раз, я больше не рассматриваю тела как точечные массы. Да, именно то, о чем я думаю, это то, что система должна просто работать на нем после его запуска. Также было бы очень полезно узнать о лежащей в основе этого математике.
Придание вашим частицам радиуса (я полагаю, это сферы?) открывает некоторые вопросы относительно столкновений. Являются ли эти частицы деформируемыми? Будут ли они сталкиваться только идеально упруго? После того, как вы выяснили, как вы хотите моделировать столкновения, я думаю, что радиус =/= ноль просто меняет то, насколько далеко друг от друга должны быть частицы, чтобы столкнуться.
Кроме того, мне пришло в голову, что вам нужно будет определить границы системы, если это конечная плоскость, в которой будут жить ваши частицы. Имеют ли границы массу? Как частицы взаимодействуют с границами (если они безмассовые, я думаю, вам просто нужно учитывать природу столкновений).
Я бы очень хотел оставить эти комментарии к вашему вопросу... но я не могу найти кнопку "добавить комментарий". Я слепой или вы выбрали какой-то вариант, предотвращающий это? Я немного новичок в размещении сообщений на StackExchange...
Моделирование выполняется на двумерной декартовой плоскости, поэтому частицы представляют собой диски. Частицы будут сталкиваться неупруго и после столкновения станут единой частицей. Поскольку я запускаю симуляцию в браузере, граница вселенной равна (ширина окна * высота окна). Когда положение частицы по осям X и Y больше или равно ширине и высоте окна браузера соответственно, я просто устанавливаю их вектор скорости так, чтобы он указывал в противоположном направлении. Я не добавлял никаких ограничений на публикацию комментариев к этому вопросу.