Kategoria w centrum uwagi #6 — Fizyka i Mechanika: 18…

symulacji

podtematów

kluczowych algorytmów

EN + UK + PL

języki

Mechanika klasyczna

Podstawa kategorii — dynamika newtonowska ożywiona. Te symulacje są najlepszym punktem startu dla uczniów.

Pojedyncze wahadło pokazuje zachowanie energii; podwójne pokazuje początek chaosu — drobne zmiany kąta dają całkowicie rozbieżne trajektorie powyżej ~120°.

RK4 ODE

Symulator balistyki

Ruch pocisku z realistycznym oporem aerodynamicznym. Przeskanuj kąt wystrzału, by znaleźć optimum 40° (a nie 45°) przy oporze powietrza.

RK4 + opór

Fizyka samochodu

Dynamika ciała sztywnego pojazdu: przenoszenie ciężaru, model tarcia opon (Pacejka), zawieszenie, droga hamowania. Spróbuj zablokować hamulce.

Ciało sztywne Cannon-es

Reakcja łańcuchowa domina

Fizycznie dokładne domino z wzmocnieniem energii — każdy element upada szybciej, ponieważ poprzednia kolizja dodaje momentu pędu.

Więzy Cannon-es

Mechanika konstrukcji i materiałów

Projektant mostów

Analiza kratownicy metodą macierzy sztywności (MES). Kolorowe rozróżnienie naprężenie/ściskanie, współczynnik bezpieczeństwa zniszczenia, ustawienia Warren/Pratt/Howe.

MES · eliminacja Gaussa

Symulacja tkaniny

Dynamika oparta na pozycji z więzami strukturalnymi, ścinającymi i zginającymi. Przypnij rogi, zastosuj wiatr — obserwuj reakcję materiału.

Więzy PBD

Wzrost kryształów

Wzrost kryształów oparty na DLA na siatce heksagonalnej. Temperatura kontroluje rozgałęzianie kontra fasetowanie. Wytwarza realistyczne morfologie płatków śniegu.

Automat komórkowy DLA

Bilard

Kolizja ciał sztywnych 2D z dokładną restytucją, spinem i odbiciem od bandy. Demonstruje kolizję sprężystą i zachowanie pędu.

Rozwiązywanie impulsów

Mechanika płynów i ośrodków ciągłych

Płyn SPH

Smoothed Particle Hydrodynamics — siły ciśnienia/lepkości od sąsiadów. Twórz rozbryzgi, wylewaj wodę, obserwuj napięcie powierzchniowe.

SPH · hash przestrzenny

Fale w wannie / płytka woda

Równania płytkiej wody 2D na siatce. Dotknij powierzchni, by wysłać kołowe fale; dodaj przeszkody i zmierz odbicie.

SWE różnic skończonych

Dynamika przepływu krwi

Lepki przepływ Hagena-Poiseuille'a w naczyniach. Modeluj stenozę (zwężenie) i tętniak (wybrzuszenie) — obserwuj, jak geometria naczynia kontroluje przepływ.

Poiseuille · FD

Profil lotniczy i siła nośna

Profile NACA 4-cyfrowe z liniami prądu i rozkładem ciśnienia Cp. Wykrywa początek przeciągnięcia i pokazuje punkt separacji warstwy przyściennej.

Metoda panelowa

Mechanika orbitalna i lotnicza

Balony / wyporność

Zasada Archimedesa w 3D. Zmieniaj temperaturę gazu, promień balonu i gęstość atmosfery. Obserwuj wysokość obojętnej wyporności.

Archimedes · RK4

Żagiel słoneczny

Ciśnienie promieniowania fotonów jako napęd — integracja orbitalna RK4. Obserwuj spiralną trajektorię ucieczki z wewnętrznego układu słonecznego.

RK4 · ciśnienie promieniowania

Odchylenie asteroidy (DART)

Symulacja wielociałowa impaktora kinetycznego. Zaplanuj misję odchylenia z synchronizacją, kierunkiem Δv i czasem wyprzedzenia — i zobacz, czy Ziemia jest bezpieczna.

RK4 N-body

Dyfuzja leku

Farmakokinetyka: wchłanianie, dystrybucja i eliminacja. Przesuń suwak okresu półtrwania i obserwuj, jak zmienia się krzywa stężenia w osoczu.

Model kompartmentowy ODE

Fizyka fal i oscylacji

Figury Chladniego

Wzory fal stojących na wibrującej płycie. Przeskanuj częstotliwość i obserwuj, jak piasek układa się w piękne geometrie linii węzłowych znane z laboratoriów akustycznych.

Wartości własne równania falowego 2D

Efekt Dopplera

Poruszające się źródło z kolistymi frontami fali. Stożek Macha powyżej progu naddźwiękowego, przesunięcie częstotliwości dla obu obserwatorów, obliczanie f' w czasie rzeczywistym.

Propagacja fali

Kluczowe algorytmy w tej kategorii

Runge-Kutta 4 (RK4) Integracja Verleta Metoda elementów skończonych (MES) Dynamika oparta na pozycji Smoothed Particle Hydrodynamics Równania płytkiej wody Wzrost kryształów DLA Metoda panelowa (profil lotniczy) Grawitacja N-Body Siatka hasza przestrzennego Rozwiązywanie impulsów Modele kompartmentowe ODE

Zalecane ścieżki nauki

Dla uczniów fizyki

Zacznij od Balistyki (ruch pocisku z oporem), potem Wahadła (zachowanie energii i chaos), potem Chladniego (fale stojące), a na koniec Fal w wannie (równanie falowe w 2D).

Dla uczniów inżynierii

Zacznij od Projektanta mostów (analiza konstrukcyjna MES), potem Profilu lotniczego (metoda panelowa płynów), potem Fizyki samochodu (dynamika ciała sztywnego), a na koniec Żagla słonecznego (integracja orbitalna RK4).

Dla ogólnej ciekawości

Łańcuch domina → Tkanina → Wzrost kryształów → Efekt Dopplera. Bez wymagań wstępnych — po prostu zabawa.

Wszystkie symulacje z kategorii Fizyka i Mechanika są dostępne w języku angielskim, ukraińskim oraz polskim. Wersje przetłumaczone obejmują wszystkie etykiety parametrów i podpowiedzi.