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[建模之美第一期] 数学中国的Geek们~下个情人节,画个心给你的那个TA吧!

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    发表于 2014-5-11 22:49 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
    开门见山,我先放先放效果图(如果想让心的轮廓更清晰,可以增加记录的运动次数)。
    1.jpg
    在物理学和数学中,特别是系统理论研究范围内,有一个经典的模型——双摆。双摆就是一个摆连接在另一个摆上,虽然看起来它是一个简单的物理系统,但是却表现出了丰富的动态行为,且具有较强的初值敏感性。运动的双摆可以用简单的常微分方程来描述,但简单的方程描述的运动是复杂而且混乱的。双摆的有许多的变体,两个摆的长度可以相等的也可以不等,运动可以是在三维空间也可以被限制在垂直平面上。在下面的分析中,我主要以长度相同的复合摆来建立模型。它有长度 2.png 和质量 3.png 并且运动被限制竖直平面内。
    4.png
          上图是双复摆
    首先假设复摆的质量沿其长度均匀分布,那么每个摆的重心位于它的中点,且单个摆具有的转动惯量的为
    5.png
    我们可以很方便地取每个摆和垂直方向的夹角为广义坐标(楼主学过理论力学,如果同学们不明白什么是广义坐标,理解为坐标就行)。这些角度分别表示θ 1和θ 2,每个摆的质心位置可以由这两个坐标表示。如果建立直角坐标系,原点位于上面摆杆的连接点,那么上面摆的质心位置:
                                            6.png

                                         7.png
    下面摆的质心位置:
                                      8.png

                                         9.png
        写出拉格朗日方程:
                                         10.png
             
        第一项是平动动能,第二项是两个摆围绕质心的转动动能,最后一项是势能。重新排列方程给出:
                                         11.png      
        能量守恒且没有保守力,两个动量可以被写为:
                                        12.png
                                        13.png
        整理得:
                                         14.png
                                         15.png
                                         16.png
                                         17.png
        最后的四个方程是明确地给出了时间和位置的关系,不能进一步化简,从而获得了位置和θ 1、θ 2的关系。
        接下来我用了Mathematica编程记录运动图像:
    游客,如果您要查看本帖隐藏内容请回复
       
        我把编写好的程序共享到了网盘,想要的同学们快去下吧。
       
    游客,如果您要查看本帖隐藏内容请回复
        还有我从网上找了用发光二极管加延时摄影技术拍出来的图,是不是很漂亮!
                                        987.jpg
    zan
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    平凡之不凡 发表于 2014-5-12 00:20
    高大上的感觉,还是谢谢楼主这么有心,啊哈哈

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    Sylar﹏ 发表于 2014-5-12 20:22
    怎么我的打开提示错误

    要用mathematics打开的

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    Sylar﹏  用mathematics 9打不开  详情 回复 发表于 2014-5-15 22:00
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