Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 23. 07. 2023 13:09

Bedlasky
Místo: Beleriand
Příspěvky: 685
Reputace:   14 
 

Bod pohybující se po elipse v prostoru

Ahoj,

měl bych takový dotaz. Snažím se v GeoGebře udělat model planetární soustavy. Ve 2D s tím není problém, ale chtěl bych udělat 3D model, protože v něm by byly vidět i inklinace planetárních orbit. Původně mě napadlo, že bych mohl udělat fixní bod vázaný k elipse a že elipsa by se otáčela okolo vlastní osy (elipsa by se na pohled jevila statická, ale bylo by vidět pohyb toho bodu). Problém je, že když zadám rotaci elipsy okolo vlastní osy, tak se otáčí po obvodu kružnice, takže se ta elipsa neotáčí na místě. Pak mě napadlo, že bych místo toho mohl použít parametrické rovnice elipsy, do souřadnic bodu bych zadal jednotlivé rovnice, udělal bych posuvník pro úhel a pak už bych jen spustil ten posuvník, který by mi měnil ten úhel - takže by se bod pohyboval po té elipse. Problém je, že jsem nikde nenašel parametrické rovnice elipsy ve 3D prostoru, jenom ve 2D. Vůbec netuším, jak by měla vypadat rovnice pro souřadnici na ose Z. Nevíte někdo jak na to přijít? Nebo jestli někdo znáte jiný způsob jak to udělat? Díky moc.

Offline

 

#2 23. 07. 2023 17:41 — Editoval Bati (23. 07. 2023 17:43)

Bati
Příspěvky: 2435
Reputace:   191 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

Nebylo by zajimavejsi naprogramovat Newtonskou mechaniku a sledovat trajektorie? Kdyz uz to ma byt model.. jinak to co popisujes je spis animace

Jo a odpoved na tvou otazku- vezmi sfericke souradnice a zvol jeden z uhlu konstantni

Offline

 

#3 23. 07. 2023 19:05 — Editoval surovec (23. 07. 2023 19:24)

surovec
Příspěvky: 981
Reputace:   23 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

↑ Bedlasky:V Geogebře přece je nástroj na elipsy v prostoru – Elipsa(ohnisko, ohnisko, bod na elipse).
Ale u modelu bys měl také počítat s měnící se rychlostí planety při oběhu kolem slunce (2. Keplerův zákon).
V případě nutnosti je parametrická rovnice elipsy v prostoru (ta ale nerespektuje Keplerův zákon)
[mathjax] X(t)=S+\cos t\cdot \vec{u}+\sin t\cdot \vec{v}[/mathjax],
kde S je střed elipsy a vektory u a v jsou vektory poloos.

Offline

 

#4 25. 07. 2023 09:14

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 4889
Reputace:   125 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

Jedna z možností, jak udělat elipsu v prostoru je udělat elipsu v rovině, a poté na to aplikovat prostorovou rotační matici. Protože elipsa je vždycky v nějaké rovině, akorát je ta rovina nějak nakloněná vůči zvolenému souřadnému systému v prostoru.

Akorát je trochu boj sestavit obecnou rotační matici. Ani né tak po matematické stránce, jako spíš si to vůbec umět představit. Protože obecnou rotaci lze složit více způsoby, ale vždy je to složení několika po sobě jdoucích rotací kolem nějaké specifické osy.

Offline

 

#5 25. 07. 2023 19:44

check_drummer
Příspěvky: 4650
Reputace:   101 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

A nebo to prostě simulovat. Umístit ty body (planety) někam v prostoru, dát jim nějakou hmotnost a počáteční rychlost, prdnout tam Slunce a pak to vše nechat vířit, otáčet se a kolotat. Třeba ignorovat gravitační působení planet navzájem a jen uvažovat působení planety a Slunce.


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#6 25. 07. 2023 22:58

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 4889
Reputace:   125 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

↑ check_drummer:
Jo, možná je to ve finále jednodušší, zejména pokud to dotyčný nepotřebuje příliš přesně. A pokud lehce poupravíme ten gravitační zákon, aby síla nebyla úměrná přesně druhé mocnině vzdálenosti, ale trochu jiné mocnině, dostaneme nejspíš i to stáčení perhélia.

Offline

 

#7 04. 08. 2023 20:31

Bedlasky
Místo: Beleriand
Příspěvky: 685
Reputace:   14 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

Díky moc všem za odpovědi!

Pár měsíců zpátky jsem zkoušel 2D model, postupoval jsem podle téhle animace (která právě počítá s 2. Keplerovým zákonem, takže se mění rychlost planety):

https://www.geogebra.org/material/ifram … /ctl/false

Nastavit rychlost planety není problém. Akorát nevím, co nastavit za Z koordinát pokud bych chtěl aby se to otáčelo v prostoru. Proto jsem začal zkoušet vymýšlet nějaký jiný alternativní postup. Zkusím si dnes večer pohrát s tou parametrickou rovnicí a uvidím, co z toho vyleze.

Offline

 

#8 06. 08. 2023 14:44

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 4889
Reputace:   125 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

Co to je vlastně ta "inklinace planetární orbity" ? Jinak řečeno, potřebuješ modelovat elipsy, které jsou v prostoru nějak natočené, nebo jejichž natočení se v čase mění ?

Offline

 

#9 06. 08. 2023 20:27

Bedlasky
Místo: Beleriand
Příspěvky: 685
Reputace:   14 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

↑ MichalAld:

Jak moc je daná elipsa nakloněná vůči pevně dané rovině (třeba vůči orbitě Země okolo Slunce). Prakticky bych chtěl udělat to, že jedna planeta bude obíhat po elipse na rovině XY a ostatní planety budou obíhat po nakloněných elipsách. Inklinace je ten úhel vůči rovině XY. Natočení elipsy je statické, nemění se časem. Realita je možná jiná, ale já nepotřebuju modelovat vývoj hvězdné soustavy v milionech/miliardách let, chci znázornit to, co vidí obyvatelné dané planety na obloze. Ideálně bych chtěl i sledovat vzájemnou polohu vesmírných těles, abych mohl sledovat jak často dochází k zatmění měsíce, zatmění slunce, konjukci různých planet atd. Takové události pak budou mít vliv na vývoj civilizací na planetě.

Offline

 

#10 06. 08. 2023 23:03

check_drummer
Příspěvky: 4650
Reputace:   101 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

↑ Bedlasky:
Pokud se rovina elipsy v čase mění, jak mnoho? Třeba během 1000 let to již může být významná změna, která může mít vliv na existenci zatmění....


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#11 07. 08. 2023 02:57

Bedlasky
Místo: Beleriand
Příspěvky: 685
Reputace:   14 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

Našel jsem odpověď tady, podle všeho ta změna není kdo ví jak výrazná:

https://www.quora.com/What-effect-does- … lanet-have

Změna inklinace orbity se částečně podílí na Milankovičových cyklech (což jsem vůbec netušil), jenže tady hraje roli spousta dalších proměnných, jako změna excentricity, změna sklonu rotační osy ad. V takovém modelu by ty změny byly při animaci sotva vidět, nemluvě o tom, že by bylo strašně obtížné to alespoň přibližně napodobit.

https://en.wikipedia.org/wiki/Milankovi … nclination

Offline

 

#12 07. 08. 2023 15:32

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 4889
Reputace:   125 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

No, pokud budou všechny planety obíhat po elipsách jež mají hlavní poloosu stejnou a stejnou jako třeba osa X tvého souřadného systému, pak natočení podle téhle osy (jednotlivých elips) je celkem triviální. Prostě z každé y - souřadnice uděláš y' a z' dle vztahu

[mathjax]y' = y \cdot \cos \phi[/mathjax]

[mathjax]z' = y \cdot \sin \phi[/mathjax]


a [mathjax]x' = x[/mathjax]

Offline

 

#13 08. 08. 2023 04:05

Bedlasky
Místo: Beleriand
Příspěvky: 685
Reputace:   14 
 

Re: Bod pohybující se po elipse v prostoru

Díky moc!

Včera a dneska jsem si s tím vytvářením modelu trochu hrál a vypadá to zatím slibně. Až to dodělám, tak to sem hodím a popíšu postup.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson