第四次作业

选做了教材第2.7题,即根据大气密度的等温绝热 变化模型下的阻力来计算加农炮的轨迹,并与无阻力时炮弹的轨迹进行比较。


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所有图片对应的初始发射速率都是V0=1500m/s

首图选择将无阻力和其它两种模型大气密度下的结果都绘出,初始夹角为45度,得轨迹图:

Picture 1:

由总图可见,无阻力时轨迹范围远超另外两种模型下的轨迹

由上图可见,理想情况偏离实际模型很远,为充分显示两种不同模型下轨迹的区别,之后的绘图不再绘出理想曲线而只呈现等温/绝热大气密度模型下的炮弹轨迹。


以下依次为初始角度为40和50度时的曲线,且迭代步数皆为100步:

Picture 2:

初始角度40度时曲线

Picture 3:

初始角度50度时曲线

明显在这两个角度下等温落地点比绝热落地点水平距离远不少


单独处理绝热模型(Adiabatic)对应的情况,分不同计算步长(100步,1000步,10000步)得出数据,代入45度附近的几个角度,画图比较其不同:

一,100步迭代:

色带由内向外对应角度依次为43,44,45,46,47,48,49,50,51和52度,迭代计算得出位置数据,用Python画出图

Picture 4:

100步迭代计算得到的整体趋势图

整体图的落地点不够明显,再绘出落地点细部图:

Picture 5:

落地点细部图

可见超过45度,约46度时为落地点最远处。

二,1000步迭代:

色带由内向外对应角度依次为46,47,48,49,50和51度,迭代计算得出位置数据,用Python画出图

Picture 6:

1000步迭代整体趋势图

细部图:

Picture 7:

1000迭代落地点细部图

比对落地点细部图,易知出射角为50度左右时水平射程最远。

三,10000步迭代:

色带由内向外对应角度依次为47,48,49,50,51和52度,迭代计算得出位置数据,用Python画出图

Picture 8:

10000步迭代总体趋势图

细部图:

Picture 9:

10000步迭代的落地点细部图

由细部图易知出射角度为50度时为最远水平距离。


总结:

由以上分析及各步长绘图结果得到结论,对于该大气密度模型下炮弹的轨迹,在迭代步数足够的情况下,炮弹所能达到的最远发射距离在出射角约50度时得到,从绘图结果中我们也能看到,对于不同步长得到的同一角度下的落地点也有一点差别,这是由计算精度影响的,当步长越大时越接近理论得到的结果。


Pygame动画:

有关Pygame的尝试,阅读了一些关于Pygame的编程内容,目前无法做出炮弹按轨迹移动打中目标物的动画。后期理解更多以后在做。

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