VPython 예제4 - 진자의 등속원운동 애니메이션

1 문제

위의 조건을 바탕으로 등속원운동을 하는 물체의 애니메이션 코드를 작성하고 공의 x좌표를 x-t 그래프로 나타내는 코드를 작성하시오

2 코드

# code from  http://tcjd71.wixsite.com/vpython/blank-1
from vpython import *  # 7.6.2


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# 그래픽 그려주는 코드
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# 그래픽창과 그래프창을 생성합니다
scene = canvas(width=600, height=600, fov = 0.01*pi)
gd = graph(x=600, y=0, title='x-t', xtitle='t', ytitle='x', ymax=1, ymin=-1, xmax=10, background=vector(.3,.3,.3))
xt = gcurve(graph=gd, color=color.orange, size=20, dot=False)

# 벽과 공을 생성합니다
wall = box(pos=vector(0,1,-2), length=4, height=3, width=0.01)
ball = sphere(pos=vector(-1,0,0), radius=0.1, make_trail=True)


# 공의 각속도는 3 rad/s로 일정합니다 
ball.w = 3


# 공의 움직임을 똑같이 따라가는 그림자를 벽에 생성합니다
shadow = cylinder(axis=vector(0,0,wall.width), radius=ball.radius, color=vector(0.1,0.1,0.1))
shadow.pos.z = wall.pos.z


# 텍스트를 표시하는 라벨 객체를 생성합니다
label1 = label()
label2 = label()


# 바닥면의 실린더를 생성합니다
disk = cylinder(axis=vector(0,0.01,0), radius=1.5, texture=textures.metal)
disk.pos.y = -ball.radius


# 공의 궤적을 벽에 표현하기 위한 line 객체를 생성합니다
number = 4000
l = [0]*number
m = [0]*number
# line = curve(y=np.linspace(0,2.5,number), z=-2+0.01, color=color.black)
line = curve(color=color.black)
for i in range(number):
    line.append(vector(0, 2.5*i/number, -2+0.01))


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# 애니메이션 코드
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label3 = label()
t = 0
dt = 0.01

while True:
    rate(100)   # dt와 rate[Hz]를 사용해 1초에 100번씩 루프를 돕니다
    t += dt

    # rotate(A,theta,B) ==> rotate(vector=A, angle=theta, axis=B)
    # y축을 기준으로 물체가 회전합니다. 실제 한 루프당 각속도는 ball.w * dt = 0.003 rad/s 입니다
    ball.pos = rotate(ball.pos, ball.w * dt, vector(0,1,0))
    shadow.pos.x = ball.pos.x

    # 공의 궤적을 그래프창에 표시합니다
    xt.plot(pos=(t,ball.pos.x))

    # 공의 위치를 텍스트로 표시합니다
    label1.pos = ball.pos + vector(0,0.2,0)
    label1.text = '(%1.2f, %1.2f, %1.2f)' % (ball.pos.x, ball.pos.y,ball.pos.z)
    label2.pos = shadow.pos + vector(0,0.2,0)
    label2.text = '(%1.2f)' % (shadow.pos.x)

    label3.pos = wall.pos + vector(0, -0.1 , 0)
    label3.text = 'time : %.2f s' % t

    # 공의 움직임을 궤적으로 벽에 표시하는 코드
    l.append(ball.pos.x)
    l.pop(0)

    for j in range(number):
        m[number-1-j] = l[j]
        if m[j] != 0:
            line.modify(j, x=m[j])

3 참조

1. https://blog.naver.com/gyurse/221033385684