Форум программистов, компьютерный форум, киберфорум
JavaScript
Войти
Регистрация
Восстановить пароль
 
Рейтинг 4.88/8: Рейтинг темы: голосов - 8, средняя оценка - 4.88
БТР - мой друг
332 / 276 / 47
Регистрация: 07.01.2010
Сообщений: 1,932
1

Модель физических процессов

23.10.2011, 10:55. Просмотров 1534. Ответов 8
Метки нет (Все метки)

Привет всем! Я создаю модель поведения молекул воды. Качество симуляции зависит от того, сколько перемещений молекул за секунду сделал компьютер - чем больше, тем качественней, потому что чем чаще компьютер подсчитывает силы, действующие на молекулы, тем точнее будет их перемещение:


Модель физических процессов



И у программы будет такой параметр, как количество перемещений за кадр, которое каждый пользователь сможет настроить, учитывая мощность своего компьютера. Проблема в том, что почему-то у меня при малом количестве перемещений молекулы движутся быстрее, чем при большем, а такого быть не должно. Вот примерная структура кода:

Javascript
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
var moves = 10; // кол-во перемещений за кадр
 
function simulate () {
 
    var currentTime, // текущее время
        timeRP, // (Time Really Passed) сколько времени прошло
        timePassed, // сколько времени будет проходить за каждое перемещение
        lastTime = (new Date).getTime (); // прошлое время
 
    (function () {
 
    currentTime = (new Date).getTime ();
    timeRP = currentTime-lastTime;
 
    if (timeRP === 0) {
        setTimeout (arguments.callee, 0);
        return;
    }
 
    timePassed = timeRP/moves;
    lastTime = currentTime;
 
    ... // анализ сил (изменение скорости)
        // и перемещение (изменение положения молекул в пространстве)
 
    draw ();
 
    setTimeout (arguments.callee, 0);
 
    }) ();
 
}
Вот весь код:

Javascript
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
var can = document.getElementById ("can"),
    ctx = can.getContext ("2d");
 
var pi = Math.PI,
    rand = Math.random,
    pow = Math.pow,
    sqrt = Math.sqrt,
    round = Math.round,
    abs = Math.abs;
 
var N = 110, moves = 10, timeSpeed = 1,
    molecules = [];
 
function simulate () {
    
    var molecule, molecule_2,
        F, R, R_x, R_y, tg, a, a_x, a_y, dt;
    
    var i, k,
        currentTime, timeRP, timePassed,
        lastTime = (new Date).getTime ();
    
    (function () {
    
    currentTime = (new Date).getTime ();
    timeRP = currentTime-lastTime;
    
    if (timeRP === 0) {
        t = setTimeout (arguments.callee, 0);
        return;
    }
    
    timePassed = timeRP*timeSpeed/moves;
    lastTime = currentTime;
    
    for (var move = 0; move < moves; move++) {
        
        for (i = 0; i < N; i++) {
            
            molecule = molecules[ i ];
            
            for (k = 0; k < N; k++) {
                
                if (k === i) continue;
                
                molecule_2 = molecules[ k ];
                
                R_x = molecule_2.x-molecule.x;
                R_y = molecule_2.y-molecule.y;
                R = sqrt(pow(R_x, 2)+pow(R_y, 2))
                
                F = 1/R;
                
                a = F/1;
                
                tg = R_y/R_x;
                a_x = (a/sqrt(abs(tg)+1))*(R_x>0 ? 1 : -1);
                a_y = a_x*tg;
                
                dt = timePassed;
                molecule.v_x+=a_x*dt;
                molecule.v_y+=a_y*dt;
                
            }
            
        }
        
    }
    
    for (i = 0; i < N; i++) {
        
        molecule = molecules[ i ];
        molecule.x+=molecule.v_x;
        molecule.y+=molecule.v_y;
        
    }
    
    draw ();
    
    t = setTimeout (arguments.callee, 0);
    
    })();
    
}
 
function createMolecules () {
    
    var n = N-N%22, nLeft = N%22,
        yLength = n/22;
    
    var y;
    
    for (var x = 0; x < 22; x++) {
        
        for (y = 0; y < yLength; y++) {
            
            molecules.push ({
                x: x*44+33+(rand()>=0.5 ? 1 : -1)*rand()*11,
                y: y*44+33+(rand()>=0.5 ? 1 : -1)*rand()*11,
                v_x: 0,
                v_y: 0
            });
            
        }
        
    }
    
    var mp, places = [], is;
    
    var k;
    
    for (var i = 0; i < nLeft; i++) {
        
        is = true;
        while (is) {
            mp = round(rand()*22);
            is = false;
            for (k = 0; k < i; k++) {
                if (places[ k ] === mp) {
                    is = true;
                    break;
                }
            }
        }
        
        places.push (mp);
        molecules.push ({
            x: mp*44+33+(rand()>=0.5 ? 1 : -1)*rand()*11,
            y: y*44+33+(rand()>=0.5 ? 1 : -1)*rand()*11,
            v_x: 0,
            v_y: 0
        });
        
    }
    
}
 
function draw () {
    
    ctx.fillStyle = "#000";
    ctx.fillRect (0, 0, 1000, 600);
    
    var molecule;
    
    ctx.fillStyle = "#fff";
    
    for (var i = 0; i < N; i++) {
        
        molecule = molecules[ i ];
        ctx.beginPath ();
        ctx.arc (molecule.x, 600-molecule.y, 11, 0, pi*2, false);
        ctx.fill ();
        
    }
    
}
 
createMolecules (); draw ();
can.onclick = function () {
    simulate ();
    this.onclick = null;
}
Отчего переменная timePassed становится больше при меньшем значении переменной moves?

Спасибо за внимание!
0
Programming
Эксперт
94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
23.10.2011, 10:55
Ответы с готовыми решениями:

Средства визуализации физических процессов
Всем привет. Подскажите пожалуйста готовые движки для работы с 3D моделями на java. Какие есть...

Математическое моделирование физических процессов
Составить компьютерную программу(PASCAL или СИ) для математического моделирования физических...

Основы моделирования физических процессов
Здравствуйте! Я магистрант физ-теха. В &quot;экспериментальной&quot; части магистерской работы стоит...

Визуализация протекания трех физических процессов
Здравствуйте, срочно нужна помощь специалистов в области С++ помогите с проектом... вот суть...

8
13184 / 6572 / 1039
Регистрация: 10.01.2008
Сообщений: 15,069
23.10.2011, 11:18 2
Цитата Сообщение от Hagrael Посмотреть сообщение
Отчего переменная timePassed становится больше при меньшем значении переменной moves?
Так вроде же:
Javascript
1
timePassed = timeRP * timeSpeed / moves;
на меньше делим - больше получаем. Или я чего-то не понял?
1
БТР - мой друг
332 / 276 / 47
Регистрация: 07.01.2010
Сообщений: 1,932
23.10.2011, 12:23  [ТС] 3
Vovan-VE, так-то так, но дальше (в полном коде) идет цикл:
Javascript
1
2
3
for (var move = 0; move < moves; move++) {
    ... // перемещение, выполняющееся по формуле x = x + v_x*timePassed
}
Т. е. перемещение происходит большее количество раз.
0
13184 / 6572 / 1039
Регистрация: 10.01.2008
Сообщений: 15,069
23.10.2011, 12:33 4
А, кажется понял. timePassed = НекийИнтервалВремени * КоэффициентСкорости / КоличествоЧегоТо

По идее, наверно, наборот должно быть:
time = сейчас
∆t = ШагВремени
for (var move = 0; move < moves; move++, time += ∆t) { ... }
1
БТР - мой друг
332 / 276 / 47
Регистрация: 07.01.2010
Сообщений: 1,932
23.10.2011, 15:01  [ТС] 5
Vovan-VE, у меня timePassed - это и есть шаг времени. Действительно, стоит переименовать эту переменную в timePeriod или что-то в этом духе.

Суть алгоритма такова:

Есть 2 переменные-константы: moves и timeSpeed. moves показывает, сколько перемещений надо сделать, прежде чем выполнить отрисовку. timeSpeed показывает отношение виртуального времени к реальному, т. е. во сколько раз быстрее нужно показывать эксперимент.

Теперь сам алгоритм (в скобках указаны описываемые строчки, находящиеся в полном коде):
1) Узнаем, сколько времени прошло с прошло с прошлого перемещения (26);
2) Если изменение времени равно нулю, то перезапускаем функцию и выходим из нее (27-33);
3) Узнаем, сколько времени будет приходиться на каждый шаг (34);
4) Говорим, что последняя группа перемещений приходится на нынешнее время (35);
5) Начинается цикл, совершающий перемещения (37);
6) Изменяем скорости молекул (39-67);
...

Мда, только что обнаружил ошибку в алгоритме =) Изменение положения молекул должно происходить внутри цикла перемещений, а не снаружи =) А то получается, что все преимущество большого количества перемещений теряется! Но все равно это не объясняет того, почему при маленьком значении moves молекулы движутся быстрее. При чем быстрее ненамного, тут явно срабатывает какая-то компьютерная дискретность, связанная с временем, но отловить у меня ее не получается. А вот продолжение алгоритма:

7) Изменяем положение тел;
8) Заканчивается цикл перемещений;
9) рисование.
0
13184 / 6572 / 1039
Регистрация: 10.01.2008
Сообщений: 15,069
23.10.2011, 15:09 6
Цитата Сообщение от Hagrael Посмотреть сообщение
moves показывает, сколько перемещений надо сделать, прежде чем выполнить отрисовку.
Вот и получается, что на это Nное количество перемещений отводится некий псевдо-константный интервал времени. Естественно, чем меньше N, тем дольше длится каждое перемещение.
1
БТР - мой друг
332 / 276 / 47
Регистрация: 07.01.2010
Сообщений: 1,932
23.10.2011, 16:36  [ТС] 7
Ой елки-палки! =))))) Так в том-то и была загвоздка, что у меня перемещение делалось вне цикла перемещений! Теперь все понятно! Спасибо за помощь!

Добавлено через 13 минут
Но теперь другая проблема, при чем обратная той, что была. Чем меньше частота перемещений, тем меньше скорость молекул. В чем дело? о_О

Добавлено через 2 минуты
Вот нынешний код:
Javascript
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
function simulate () {
    
    var molecule, molecule_2,
        F, R, R_x, R_y, tg, a, a_x, a_y, dt;
    
    var i, k,
        currentTime, timeRP, timePeriod,
        lastTime = (new Date).getTime ();
    
    setTimeout (function () {clearTimeout (t);}, 1400);
    
    (function () {
    
    currentTime = (new Date).getTime ();
    timeRP = currentTime-lastTime;
    
    if (timeRP === 0) {
        t = setTimeout (arguments.callee, 0);
        return;
    }
    
    timePeriod = timeRP*timeSpeed/moves;
    lastTime = currentTime;
    
    for (var move = 0; move < moves; move++) {
        
        for (i = 0; i < N; i++) {
            
            molecule = molecules[ i ];
            
            for (k = 0; k < N; k++) {
                
                if (k === i) continue;
                
                molecule_2 = molecules[ k ];
                
                R_x = molecule_2.x-molecule.x;
                R_y = molecule_2.y-molecule.y;
                R = sqrt(pow(R_x, 2)+pow(R_y, 2))
                
                F = 1/R;
                
                a = F/1;
                
                tg = R_y/R_x;
                a_x = (a/sqrt(abs(tg)+1))*(R_x>0 ? 1 : -1);
                a_y = a_x*tg;
                
                molecule.v_x+=a_x*timePeriod;
                molecule.v_y+=a_y*timePeriod;
                
            }
            
        }
        
        for (i = 0; i < N; i++) {
            
            molecule = molecules[ i ];
            molecule.x+=molecule.v_x;
            molecule.y+=molecule.v_y;
            
        }
        
    }
    
    draw ();
    
    t = setTimeout (arguments.callee, 0);
    
    })();
    
}
Добавлено через 7 минут
Хм, и все же я не понимаю, почему в прошлый раз при маленькой частоте молекулы двигались быстрее...
0
13184 / 6572 / 1039
Регистрация: 10.01.2008
Сообщений: 15,069
23.10.2011, 17:39 8
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?v={v}_{0}+at
https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?x={x}_{0}+vt+\frac{a{t}^{2}}{2}
Javascript
1
2
3
t += dt;
v += a * dt
x += v * dt + a * Math.pow(dt, 2) / 2;
0
БТР - мой друг
332 / 276 / 47
Регистрация: 07.01.2010
Сообщений: 1,932
24.10.2011, 15:01  [ТС] 9
Vovan-VE, а зачем переменная t?

Добавлено через 25 минут
Я проанализировал всю функцию и так и не понял, почему при таком варианте:

Javascript
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
function simulate () {
    
    var molecule, molecule_2,
        F, R, R_x, R_y, tg, a, a_x, a_y, dt;
    
    var i, k,
        currentTime, timeRP, timePeriod,
        lastTime = (new Date).getTime ();
    
    setTimeout (function () {clearTimeout (t);}, 2000);
    
    (function () {
    
    currentTime = (new Date).getTime ();
    timeRP = currentTime-lastTime;
    
    if (timeRP === 0) {
        t = setTimeout (arguments.callee, 0);
        return;
    }
    
    timePeriod = timeRP*timeSpeed/moves;
    lastTime = currentTime;
    
    for (var move = 0; move < moves; move++) {
        
        for (i = 0; i < N; i++) {
            
            molecule = molecules[ i ];
            
            for (k = 0; k < N; k++) {
                
                if (k === i) continue;
                
                molecule_2 = molecules[ k ];
                
                R_x = molecule_2.x-molecule.x;
                R_y = molecule_2.y-molecule.y;
                R = sqrt(pow(R_x, 2)+pow(R_y, 2))
                
                F = 1/R;
                
                a = F/1;
                
                tg = R_y/R_x;
                a_x = (a/sqrt(abs(tg)+1))*(R_x>0 ? 1 : -1);
                a_y = a_x*tg;
                
                molecule.v_x+=a_x*timePeriod;
                molecule.v_y+=a_y*timePeriod;
                
            }
            
        }
        
    }
    
    for (k = 0; k < N; k++) {
        
        molecule = molecules[ k ];
        molecule.x+=molecule.v_x;
        molecule.y+=molecule.v_y;
        
    }
    
    draw ();
    
    t = setTimeout (arguments.callee, 0);
    
    })();
    
}
меньшей частоте соответствует большая скорость перемещения.

Как я понимаю, тут дело во времени, т. е. с переменной timeRP...

Добавлено через 20 минут
Все, теперь понял.

Добавлено через 12 минут
Я еще одну странность заметил: первый раз функция выполняется быстрее, чем обычно. Но познать, почему, навряд ли получится, т. к. это связано уже с железом.
0
IT_Exp
Эксперт
87844 / 49110 / 22898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 92,604
24.10.2011, 15:01

Заказываю контрольные, курсовые, дипломные и любые другие студенческие работы здесь.

Параллельное программирование в задачах моделирования физических процессов
Добрый день, форум! Не подскажите занимался ли кто параллельным программированием задач...

i7 3770 видит 2 физических ядра и 4 потока из 4 физических ядер и 8 потоков
i7 3770 видит 2 физических ядра и 4 потока из 4 физических ядер и 8 потоков Выставлял настройки в...

модель графа ресурсов и процессов
Люди помогите! Не знаю где создать эту тему, поэтому создал тут: Есть вот такое задание: Модель...

Синхронизация процессов сигналами (надежная модель)
Задача: Начальный процесс является управляющим. Он принимает поток ввода с клавиатуры и ...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
9
Ответ Создать тему
Опции темы

КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin® Version 3.8.9
Copyright ©2000 - 2020, vBulletin Solutions, Inc.