Processing:万有引力と回転運動:複数のオブジェクトに作用する力 (original) (raw)

「The Nature of Code」から回転運動について取り上げます。複数の物体に任意の角度で回転運動をさせる方法について学びます。Processingでプログラムを書いて、動作を確認します。動作を確認できるところがProcessingの楽しいところです。

本記事の参考書籍は以下です。

万有引力と回転運動を組み合わせる

以下は、万有引力と回転運動を組み合わせたプログラムです。Moverクラス、Attractorクラス、実行用クラスを作ります。Moverクラスに回転運動に関する記述を追加します。

回転角は、物体の速度(ランダムな値)と加速度、万有引力の影響を受けます。

class Mover{ PVector location; PVector velocity; PVector acceleration; float mass;

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

Mover(float mass, float x, float y){ this.mass = mass; location = new PVector(x, y); velocity = new PVector(random(-1, 1), random(-1, 1)); acceleration = new PVector(0, 0); }

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

void update(){

velocity.add(acceleration);
location.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);

rectMode(CENTER);
pushMatrix();
translate(location.x, location.y);
rotate(angle);
rect(0, 0, mass*16, mass*16);
popMatrix();

} }

class Attractor{ float mass; PVector location; float g;

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

PVector attract(Mover m){ PVector force = PVector.sub(location, m.location); float distance = force.mag(); distance = constrain(distance, 5.0, 25.0); force.normalize(); float strength = (g * mass * m.mass) / (distance * distance); force.mult(strength); return force; }

void display(){ stroke(0); strokeWeight(2); fill(127); ellipse(location.x, location.y, 48, 48); } }

Mover[] movers = new Mover[20]; Attractor a;

void setup() { size(400, 400);

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(); } }

プログラムを実行して確認することをおすすめします。

プログラムの解説

Moverクラスに角度に関する変数を用意します。

update()メソッド内で、回転する角度の値を計算します。

void update(){

...

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

acceleration.mult(0); }

メモ

まとめ

「The Nature of Code」から回転運動について取り上げました。複数の物体に任意の角度で回転運動をさせる方法について学びました。引き続き、「The Nature of Code」の内容を勉強します。

参考書籍

※Javaの勉強にもなるので一石二鳥です。