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Datei:Drag effect on trajectory.gif

Aus MOOCsWiki Staging
Originaldatei (480 × 280 Pixel, Dateigröße: 728 KB, MIME-Typ: image/gif, Endlosschleife, 183 Bilder, 18 s)
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Beschreibung

Beschreibung
English: If you ever studied any Physics in school you probably know that the trajectory of an object thrown in a uniform gravitational field will be a parabola. But if the drag (e.g. due to the atmosphere) is not negligible, the trajectory will be much more skewed, and it will fall almost vertically after reaching its maximum height.
Datum
Quelle https://mathstodon.xyz/@j_bertolotti/112801325061577352
Urheber Berto
Genehmigung
(Weiternutzung dieser Datei)
https://mathstodon.xyz/@j_bertolotti/111363365323269417

Mathematica 14.0 code

g = 1;
sol = DSolve[{y''[t] == -g - a y'[t], x''[t] == - a x'[t], y[0] == 0, x[0] == 0, y'[0] == v Sin[\[Theta]], x'[0] == v Cos[\[Theta]]}, {y[t], x[t]}, t]
sinstep[t_] := Sin[\[Pi]/2 t]^2
plot1[v0_, a0_, \[Theta]0_, text_] := ParametricPlot[
  Evaluate[Limit[{x[t], y[t]} /. sol, {v -> v0, a -> a0, \[Theta] -> \[Theta]0}]], {t, 0, 5}, 
  PlotRange -> {{-0.1, 1.1}, {-0.1, 0.6}}, Background -> Black, Axes -> False, PlotStyle -> {Directive[Thick, Dashed, LightGray]}, Epilog -> {Brown, Rectangle[{-1, -0.02}, {2, -1}], White, Thick, Arrow[{{0, 0}, 1/5 {v0 Cos[\[Theta]0], v0 Sin[\[Theta]0]}}], Red, Disk[{0, 0}, 0.02],     Text[Style[text, White, Bold, FontSize -> 14], {0.85, 0.55}]}]
plot2[v0_, a0_, \[Theta]0_, text_] := ParametricPlot[{
  Evaluate[Limit[{x[t], y[t]} /. sol, {v -> 1, a -> 0, \[Theta] -> \[Pi]/4}]]
   ,
   Evaluate[Limit[{x[t], y[t]} /. sol, {v -> v0, a -> a0, \[Theta] -> \[Theta]0}]]
   }, {t, 0, 5}, PlotRange -> {{-0.1, 1.1}, {-0.1, 0.6}}, Background -> Black, Axes -> False, PlotStyle -> {Directive[Thin, Dashed, LightGray], Directive[Thick, Dashed, LightGray]}, Epilog -> {Brown, Rectangle[{-1, -0.02}, {2, -1}], White, Thick, Arrow[{{0, 0}, 1/5 {v0 Cos[\[Theta]0], v0 Sin[\[Theta]0]}}], Red, Disk[{0, 0}, 0.02], Text[Style[text, White, Bold, FontSize -> 14], {0.85, 0.55}]}]

frames1 = Table[plot1[1, 0, \[Pi]/2 sinstep[\[Tau]], "Without drag"], {\[Tau], 0, 1, 0.05}];
frames2 = Table[plot1[1, 0, \[Pi]/2 - \[Pi]/4 sinstep[\[Tau]], "Without drag"], {\[Tau], 0, 1, 0.05}];
frames3 = Table[plot2[1, 2 sinstep[\[Tau]], \[Pi]/4, "With drag"], {\[Tau], 0, 1, 0.05}];
frames4 = Table[plot2[1 + sinstep[\[Tau]], 2 , \[Pi]/4, "With drag"], {\[Tau], 0, 1, 0.05}];
frames5 = Table[plot2[2, 2, \[Pi]/4 + \[Pi]/4 Sin[2 \[Pi] \[Tau]], "With drag"], {\[Tau], 0, 1, 0.025}];

ListAnimate[
 Join[frames1, frames2, Table[frames2[[-1]], {3}], frames3, 
  Table[frames3[[-1]], {3}], frames4, frames5, Reverse[frames4], 
  Reverse[frames3], Reverse[frames1[[1 ;; 10]]]]]

Lizenz

Ich, der Urheber dieses Werkes, veröffentliche es unter der folgenden Lizenz:
Creative Commons CC-Zero Diese Datei wird unter der Creative-Commons-Lizenz CC0 1.0 Verzicht auf das Copyright zur Verfügung gestellt.
Die Person, die das Werk mit diesem Dokument verbunden hat, übergibt dieses weltweit der Gemeinfreiheit, indem sie alle Urheberrechte und damit verbundenen weiteren Rechte – im Rahmen der jeweils geltenden gesetzlichen Bestimmungen – aufgibt. Das Werk kann – selbst für kommerzielle Zwecke – kopiert, modifiziert und weiterverteilt werden, ohne hierfür um Erlaubnis bitten zu müssen.

Kurzbeschreibungen

Ergänze eine einzeilige Erklärung, was diese Datei darstellt.
Visualization of how drag impact the trajectory of a thrown ball.

In dieser Datei abgebildete Objekte

Motiv

image/gif

745.621 Byte

280 Pixel

480 Pixel

ff9dfd202448583c7f818ae921db3f7873f47def

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