角运动(转动的物体)

书名:代码本色:用编程模拟自然系统
作者:Daniel Shiffman
译者:周晗彬
ISBN:978-7-115-36947-5
目录

3.2 角运动

1、公式

  • 位置 = 位置 + 速度
  • 速度 = 速度 + 加速度
  • 角度 = 角度 + 角速度
  • 角速度 = 角速度 + 角加速度

2、Mover对象添加角运动

把与角运动相关的变量加入到Mover类中。

class Mover {
  PVector location; 位置(向量)
  PVector velocity; 速度
  PVector acceleration; 加速度
  float mass; 质量
  float angle = 0; 角度(标量)
  float aVelocity = 0; 角速度
  float aAcceleration = 0; 角加速度

3、在display()函数中旋转对象

为了得到最终的效果,我们还需要在display()函数中旋转对象。

void display() {
  stroke(0);
  fill(175,200);
  rectMode(CENTER);
  pushMatrix(); pushMatrix()和popMatrix()使图形的旋转不会影响程序的其他部分
  translate(location.x,location.y); 将原点设为图形所在的位置
  rotate(angle); 转过一定角度
  rect(0,0,mass*16,mass*16);
  popMatrix();
}

4、示例代码3-2

示例代码3-2  力和(随意)角运动的结合

Mover[] movers = new Mover[20];

Attractor a;

void setup() {
  size(640,360);
  background(255);
  for (int i = 0; i < movers.length; i++) {
    movers[i] = new Mover(random(0.1,2),random(width),random(height)); 
  }
  a = new Attractor();
}

void draw() {
  background(255);

  a.display();

  for (int i = 0; i < movers.length; i++) {
    PVector force = a.attract(movers[i]);
    movers[i].applyForce(force);

    movers[i].update();
    movers[i].display();
  }

}

Attractor.pde

class Attractor {
  float mass;         // Mass, tied to size
  PVector position;   // position
  float g;

  Attractor() {
    position = new PVector(width/2, height/2);
    mass = 20;
    g = 0.4;
  }


  PVector attract(Mover m) {
    PVector force = PVector.sub(position, m.position);             // Calculate direction of force
    float distance = force.mag();                                 // Distance between objects
    distance = constrain(distance, 5.0, 25.0);                             // Limiting the distance to eliminate "extreme" results for very close or very far objects
    force.normalize();                                            // Normalize vector (distance doesn't matter here, we just want this vector for direction)
    float strength = (g * mass * m.mass) / (distance * distance); // Calculate gravitional force magnitude
    force.mult(strength);                                         // Get force vector --> magnitude * direction
    return force;
  }

  // Method to display
  void display() {
    stroke(0);
    strokeWeight(2);
    fill(227,0,0);
    ellipse(position.x, position.y, 48, 48);
  }
}

Mover.pde

class Mover {

  PVector position;
  PVector velocity;
  PVector acceleration;
  float mass;
  color c;

  float angle = 0;
  float aVelocity = 0;
  float aAcceleration = 0;

  Mover(float m, float x, float y) {
    mass = m;
    position = new PVector(x,y);
    velocity = new PVector(random(-1,1),random(-1,1));
    acceleration = new PVector(0,0);
    c = color(random(255),random(255),random(255));
  }

  void applyForce(PVector force) {
    PVector f = PVector.div(force,mass);
    acceleration.add(f);
  }

  void update() {

    velocity.add(acceleration);
    position.add(velocity);

    aAcceleration = acceleration.x / 10.0;
    aVelocity += aAcceleration;
    aVelocity = constrain(aVelocity,-0.1,0.1);
    angle += aVelocity;

    acceleration.mult(0);
  }

  void display() {
    stroke(0);
    //fill(175,200);
    fill(c);
    rectMode(CENTER);
    pushMatrix();
    translate(position.x,position.y);
    rotate(angle);
    rect(0,0,mass*16,mass*16);
    popMatrix();
  }

}

5、运行结果

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