Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen gezeigt.

--- ws2223:projekt_temperaturveraenderung [2023/08/10 14:41]
max.liebscher
+++ ws2223:projekt_temperaturveraenderung [2023/08/12 01:40] (aktuell)
JasperMittag
@@ Zeile 53: / Zeile 53: @@
 ==== Code ====
+<code>
+import random
+import numpy as np
+import pygame
+import matplotlib.pyplot as plt
+import collections
+pygame.init()
+# Fenster festlegen
+WIDTH, HEIGHT = 700, 400
+WIN = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
+pygame.display.set_caption("Brownsche Bewegung")
+# Farbwerte
+RED = (255, 82, 32)
+BLACK = (0, 0, 0)
+BLUE = (23, 2, 255)
+WHITE = (255, 255, 255)
+GREEN = (50, 205, 50)
+YELLOW = (255, 255, 0)
+FPS = 60
+# Werte für Teilchen
+ballAmount = 100
+ballRadius = 3
+ballColor = BLUE
+ballMasse = 10
+SPEED = 2
+BROWNSCHES_TEILCHEN_COLOR = RED
+BROWNSCHES_TEILCHEN_RADIUS = 10
+BROSCNHES_TEILCHEN_MASSE = 50
+class Teilchen:
+    def __init__(self, color, radius, masse):
+        self.color = color
+        self.radius = radius
+        # zufällige Postion zuordnen
+        self.x = random.randint(radius, WIDTH - radius)
+        self.y = random.randint(radius, HEIGHT - radius)
+        self.xy = np.array([self.x, self.y])
+        # zufälliger normierter Geschwindigkeitsvektor
+        self.vxy = np.array([random.uniform(-1, 1), random.uniform(-1, 1)])
+        norm = np.sqrt(self.vxy[0]**2 + self.vxy[1]**2)
+        self.vxy = self.vxy / norm
+        self.masse = masse
+        # Zeitschritt
+        self.speed = SPEED
+    def draw(self, win):
+        '''zeichnet das Teilchen ins Fenster'''
+        pygame.draw.circle(win, self.color, (self.x, self.y), self.radius)
+    def move(self):
+        """neue Koordinaten werden berechnet durch Multiplikation vom
+        Geschwindigkeitsvektor und dem Zeitschritt"""
+        self.x += self.vxy[0] * self.speed
+        self.y += self.vxy[1] * self.speed
+    def borderCollision(self, stepcount):
+        """"Kollision mit einer Wand"""
+        if self.x >= WIDTH - self.radius:
+          self.x = WIDTH - self.radius
+          self.vxy[0] *= -1
+        elif self.x <= self.radius:
+          self.x = self.radius
+          self.vxy[0] *= -1
+        if self.y >= HEIGHT - self.radius:
+          self.y = HEIGHT - self.radius
+          self.vxy[1] *= -1
+        elif self.y <= self.radius:
+          self.y = self.radius
+          self.vxy[1] *= -1
+          if stepcount <= 500:
+              """wenn das Teilchen weniger als 400 Schritte gemacht hat und
+              an die obere border stößt, wird der Geschwindigkeitsvektor
+              um einen bestimmten Betrag erhöht"""
+              v_add = 1
+              betrag = np.sqrt(self.vxy[0]**2 + self.vxy[1]**2)
+              betrag_neu = betrag + v_add
+              verhaeltnis = self.vxy[0] / self.vxy[1]
+              if self.vxy[0] > 0:
+                  self.vxy[0] = np.sqrt(((verhaeltnis**2) * (betrag_neu**2)) / (verhaeltnis**2 +1))
+                  self.vxy[1] = self.vxy[0] / verhaeltnis
+              elif self.vxy[0] < 0:
+                 self.vxy[0] = -np.sqrt(((verhaeltnis**2) * (betrag_neu**2)) / (verhaeltnis**2 +1))
+                 self.vxy[1] = self.vxy[0] / verhaeltnis
+              else:
+                 self.vxy[1] += v_add
+    def ballCollision(self, ball2):
+        # Zwischenspeichern der Koordinaten
+        x_b1 = self.x
+        y_b1 = self.y
+        x_b2 = ball2.x
+        y_b2 = ball2.y
+        sv_x = ball2.x - self.x
+        sv_y = ball2.y - self.y
+        distance = np.sqrt(sv_x**2 + sv_y**2)
+        if distance <= self.radius + ball2.radius:
+            vxy_b1 = self.vxy
+            vxy_b2 = ball2.vxy
+            # zurücksetzen der Koordinaten auf die im Zwischenspeicher
+            self.x = x_b1
+            self.y = y_b1
+            ball2.x = x_b2
+            ball2.y = y_b2
+            """Berechnen der neuen Geschwindigkeitsvektoren durch Formel für den elastischen Stoß"""
+            self.vxy = (self.masse * vxy_b1 + ball2.masse *
+                         (2 * vxy_b2 - vxy_b1)) / (self.masse + ball2.masse)
+            ball2.vxy = (ball2.masse * vxy_b2 + self.masse *
+                         (2 * vxy_b1 - vxy_b2)) / (self.masse + ball2.masse)
+def draw(win, balls):
+    win.fill(BLACK)
+    for ball in balls:
+        ball.draw(win)
+    pygame.display.update()
+def main():
+    run = 1
+    # Teilchenobjekte in eine Liste schreiben
+    balls = []
+    for i in range(ballAmount):
+        ball = "ball"+str(i)
+        ball = Teilchen(ballColor, ballRadius, ballMasse)
+        balls.append(ball)
+    brownschesTeilchen = Teilchen(BROWNSCHES_TEILCHEN_COLOR, BROWNSCHES_TEILCHEN_RADIUS,
+                                  BROSCNHES_TEILCHEN_MASSE)
+    balls.append(brownschesTeilchen)
+    global stepcount
+    stepcount = 0
+    while run:
+        draw(WIN, balls)
+        pygame.time.Clock().tick(FPS)
+        for event in pygame.event.get():
+            if event.type == pygame.QUIT:
+                run = 0
+                break
+        for ball in balls:
+            ball.borderCollision(stepcount)
+            for i in range(balls.index(ball) + 1, len(balls)):
+                ball.ballCollision(balls[i])
+            ball.move()
+        # zählt jeden Schritt, den ein   einzelnes Teilchen macht
+        stepcount += 1
+        # erstellt Liste aus allen Geschwindigkeiten und gibt sie aus wenn das Programm geschlossen wird
+        vballs_list = []
+        for ball in balls:
+            vnorm = np.sqrt(ball.vxy[0]**2 + ball.vxy[1]**2)
+            vballs_list.append(round(vnorm))
+    print(vballs_list)
+    # erstellt dictionary, das Anzahl der Geschwindigkeiten zählt
+    vcounter = collections.Counter(vballs_list)
+    print(vcounter)
+    # Schlüssel mit dem maximalen Wert aus dem dictionary vcounter
+    häufigkeiten = vcounter.items()
+    häufigkeiten = sorted(häufigkeiten)
+    x, y = zip(*häufigkeiten)
+    plt.plot(x, y)
+    plt.show()
+    pygame.quit()
+if __name__ == '__main__':
+    main()
+</code>
+{{:ws2223:brown_pygame5.py.zip|}}
 === Protokolle ===

Mathesis Wiki

Benutzer-Werkzeuge

Webseiten-Werkzeuge

Unterschiede

Seiten-Werkzeuge