Огляд категорії №6 — Фізика та механіка: 18 симуляцій з…

симуляцій

підтем

ключових алгоритмів

EN + UK

мови

Класична механіка

Основа категорії — ньютонівська динаміка, оживлена в браузері. Ці симуляції — найкраща відправна точка для студентів.

Простий маятник демонструє закон збереження енергії; подвійний — виникнення хаосу: незначна зміна початкового кута вище ~120° призводить до цілком різних траєкторій.

RK4 ODE

Симулятор балістики

Рух снаряда з реалістичним аеродинамічним опором. Змінюйте кут запуску, щоб знайти оптимальні 40° (а не 45°) з урахуванням опору повітря.

RK4 + drag

Фізика автомобіля

Динаміка твердого тіла автомобіля: перерозподіл ваги, модель тертя шин (Пачейка), підвіска, гальмівний шлях. Спробуйте заблокувати колеса.

Cannon-es rigid body

Ланцюгова реакція доміно

Фізично точні доміно з підсиленням енергії — кожна наступна кістка падає швидше, оскільки попереднє зіткнення додає кутовий момент.

Cannon-es constraints

Механіка конструкцій і матеріалів

Конструктор мостів

Аналіз ферм методом матриці жорсткості (МСЕ). Кольорове кодування розтягу/стиску, коефіцієнт запасу міцності, готові схеми Уоррена/Пратта/Хоу.

FEM · Gaussian elimination

Симуляція тканини

Позиційна динаміка зі структурними обмеженнями, обмеженнями зсуву та згину. Закріпіть кути, додайте вітер — і спостерігайте, як реагує тканина.

PBD constraints

Ріст кристалів

Ріст кристалів на основі DLA (дифузійно-обмеженої агрегації) на гексагональній решітці. Температура керує розгалуженням проти огранювання. Утворює реалістичні форми сніжинок.

DLA cellular automaton

Більярд

Двовимірне зіткнення твердих тіл із точним коефіцієнтом відновлення, обертанням і відбиттям від бортів. Демонструє пружне зіткнення та закон збереження імпульсу.

Impulse resolution

Механіка рідин і суцільних середовищ

SPH-рідина

Згладжена гідродинаміка частинок (SPH) — сили тиску та в'язкості від сусідніх частинок. Створюйте бризки, лийте воду, спостерігайте поверхневий натяг.

SPH · spatial hash

Хвилі у ванні / мілка вода

Двовимірні рівняння мілкої води на сітці. Торкніться поверхні, щоб запустити кругові хвилі; додайте перешкоди й виміряйте відбиття.

SWE finite difference

Динаміка кровотоку

В'язка течія за Гагеном-Пуазейлем у судинах. Моделюйте стеноз (звуження) та аневризму (випинання) — подивіться, як геометрія судини керує швидкістю потоку.

Poiseuille · FD

Профіль крила та підйомна сила

Чотиризначні профілі NACA з лініями течії та розподілом тиску Cp. Виявляє початок зриву потоку та показує точку відриву примежового шару.

Panel method

Орбітальна та аерокосмічна механіка

Повітряні кулі / плавучість

Закон Архімеда у 3D. Змінюйте температуру газу, радіус кулі та густину атмосфери. Спостерігайте висоту нейтральної плавучості.

Archimedes · RK4

Сонячне вітрило

Тиск фотонного випромінювання як рушійна сила — орбітальне інтегрування RK4. Спостерігайте, як спіральна траєкторія виводить апарат із внутрішньої Сонячної системи.

RK4 · radiation pressure

Відхилення астероїда (DART)

Симуляція кінетичного ударника у задачі N тіл. Сплануйте місію відхилення: час удару, напрямок Δv та час випередження — і перевірте, чи Земля в безпеці.

RK4 N-body

Дифузія ліків

Фармакокінетика: всмоктування, розподіл і виведення. Перетягніть повзунок періоду напіввиведення й подивіться, як змінюється крива концентрації в плазмі.

ODE compartment model

Хвильова фізика та коливання

Фігури Хладні

Стоячі хвилі на вібруючій пластині. Змінюйте частоту й спостерігайте, як пісок вишиковується у чудові візерунки вузлових ліній, знайомі з акустичних лабораторій.

2D wave equation eigenvalues

Ефект Доплера

Рухоме джерело з круговими хвильовими фронтами. Конус Маха при надзвуковій швидкості, зсув частоти для обох спостерігачів, обчислення f' у реальному часі.

Wave propagation

Основні алгоритми цієї категорії

Runge-Kutta 4 (RK4) Інтегрування Верле Метод скінченних елементів (МСЕ) Позиційна динаміка Згладжена гідродинаміка частинок (SPH) Рівняння мілкої води Ріст кристалів DLA Панельний метод (профіль крила) Гравітація N тіл Просторова хеш-сітка Розв'язання імпульсів Компартментні моделі ОДР

Огляд категорії №6 — Фізика та механіка: 18 симуляцій з поясненнями

Класична механіка

Механіка конструкцій і матеріалів

Механіка рідин і суцільних середовищ

Орбітальна та аерокосмічна механіка

Хвильова фізика та коливання

Основні алгоритми цієї категорії

Рекомендовані маршрути вивчення

Для студентів-фізиків

Для студентів-інженерів

Для загальної цікавості