VPython 예제9 - 2자유도 스프링-질량계 애니메이션 (2)

1 문제

위의 조건을 바탕으로 2자유도 스프링-질량계의 움직임을 애니메이션화하는 코드를 작성하시오. 단, 중력에 의한 평형상태를 x1 = 5m, x2 = 10m 로 보고 중력의 영향을 무시한다.

2 코드

# code from https://www.youtube.com/watch?v=c3tX_qReGIM
from vpython import *  # 7.6.2

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# 그래픽 그려주는 코드
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# 화면 객체를 생성합니다. background 색과 카메라 center 포인트를 설정한다
scene = canvas(background = vector(0,0,0), center = vector(0, -5, 0))

# 2개의 물체를 생성합니다. 거리는 5m 간격으로 일정합니다
block1 = box(pos=vector(0,-5,0), size=vector(2,2,2), color=color.cyan, opacity=0.8)
block2 = box(pos=vector(0,-10,0), size=vector(2,2,2), color=color.cyan, opacity=0.8)

# 벽을 생성합니다
wall = box(pos=vector(0,0,0), size=vector(10,0.5,7))

# 스프링을 생성합니다
spring1 = helix(pos=wall.pos, radius=0.5, coils=8, thickness=0.1, color=color.gray(0.5))
spring2 = helix(pos=block1.pos,  radius=0.5, coils=8, thickness=0.1, color=color.gray(0.5))

m = 1    # 질량
k = 20   # 스프링 강성

y1 = 2   # 초기 위치
y2 = 0

v1 = 0   # 초기 속도
v2 = 0


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# 애니메이션 코드
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t = 0
dt = 0.01

# 텍스트를 표시할 라벨객체를 생성합니다
label1 = label()
label2 = label()
label3 = label()

while True:
    rate(100) # 100 Hz, 초당 100번씩 루프를 돌고 dt=0.01이므로 시간 t는 실제 시간과 일치합니다
    t += dt

    # 운동방정식을 통해 a1,a2를 구하고 v,y로 적분합니다
    a1 = k/m *(y2 - 2*y1)
    a2 = k/m *(-2*y2 + y1)

    v1 += a1*dt
    v2 += a2*dt

    y1 += v1*dt
    y2 += v2*dt

    # 블락의 실시간 위치를 업데이트합니다
    block1.pos.y = y1 - 5
    block2.pos.y = y2 - 10

    # 스프링 또한 블락과 같이 위치를 업데이트합니다
    # pos : 스프링 위쪽 좌표
    spring2.pos = block1.pos

    # axis : 스프링 아래쪽 좌표
    spring1.axis = block1.pos - wall.pos
    spring2.axis = block2.pos - block1.pos

    label1.pos = wall.pos + vector(0,0,0)
    label1.text = 'time : %.2f s' % t
    label2.pos = wall.pos + vector(0,1.5,0)
    label2.text = 'mass : %.2f kg' % m
    label3.pos = wall.pos + vector(0,3,0)
    label3.text = 'k : %.2f N/m' % k

3 참조

1. https://blog.naver.com/gyurse/221035817446