3bodyproblem.gif(780 × 246 pixeli, mărime fișier: 1,56 MB, tip MIME: image/gif, în buclă, 201 imagini)

Acest fișier se află la Wikimedia Commons. Consultați pagina sa descriptivă acolo.

Descriere fișier

Descriere
English: A system of 3 bodies interacting gravitationally is (famously) chaotic. A system of 3 bodies interacting elastically isn't. Time in this animations is increasing from top right to down left along the diagonal, to show the evolution of the two systems.
Dată
Sursă https://twitter.com/j_bertolotti/status/1044947721696808961
Autor Jacopo Bertolotti
Permisiune
(Reutilizarea acestui fișier)
https://twitter.com/j_bertolotti/status/1030470604418428929

Mathematica 11.0 code

(*Staring positions in a triangle*)
x10 = -1;
y10 = -1;
x20 = 1;
y20 = -1;
x30 = 1;
y30 = 1;
(*Initial total momentum is zero, so the center of mass does not \
drift away*)
vx10 = 0.2;
vy10 = 0;
vx20 = -0.1;
vy20 = 0;
vx30 = 0;
vy30 = -0.1;
(*max time the system evolves (in arbitrary units)*)
T = 40;
(*All three bodies have the same mass*)
m1 = 1;
m2 = 1;
m3 = 1;
(*Setting up of the equations copied from \
http://demonstrations.wolfram.com/PlanarThreeBodyProblem/
There are more elegant and compact ways of doing this, but I wasn't \
interested in optimizing the code.*)
nds = NDSolve[
   {x1'[t] == vx1[t], y1'[t] == vy1[t],
    x2'[t] == vx2[t], y2'[t] == vy2[t],
    x3'[t] == vx3[t], y3'[t] == vy3[t],
    m1 vx1'[t] == -((
       m1 m2 (x1[t] - 
          x2[t]))/((x1[t] - x2[t])^2 + (y1[t] - y2[t])^2)^(3/2)) - (
      m1 m3 (x1[t] - x3[t]))/((x1[t] - x3[t])^2 + (y1[t] - y3[t])^2)^(
      3/2), m1 vy1'[t] == -((
       m1 m2 (y1[t] - 
          y2[t]))/((x1[t] - x2[t])^2 + (y1[t] - y2[t])^2)^(3/2)) - (
      m1 m3 (y1[t] - y3[t]))/((x1[t] - x3[t])^2 + (y1[t] - y3[t])^2)^(
      3/2), m2 vx2'[t] == (
      m1 m2 (x1[t] - x2[t]))/((x1[t] - x2[t])^2 + (y1[t] - y2[t])^2)^(
      3/2) - (m2 m3 (x2[t] - 
         x3[t]))/((x2[t] - x3[t])^2 + (y2[t] - y3[t])^2)^(3/2), 
    m2 vy2'[t] == (
      m1 m2 (y1[t] - y2[t]))/((x1[t] - x2[t])^2 + (y1[t] - y2[t])^2)^(
      3/2) - (
      m2 m3 (y2[t] - y3[t]))/((x2[t] - x3[t])^2 + (y2[t] - y3[t])^2)^(
      3/2), m3 vx3'[t] == (
      m1 m3 (x1[t] - x3[t]))/((x1[t] - x3[t])^2 + (y1[t] - y3[t])^2)^(
      3/2) + (m2 m3 (x2[t] - 
         x3[t]))/((x2[t] - x3[t])^2 + (y2[t] - y3[t])^2)^(3/2), 
    m3 vy3'[t] == (
      m1 m3 (y1[t] - y3[t]))/((x1[t] - x3[t])^2 + (y1[t] - y3[t])^2)^(
      3/2) + (m2 m3 (y2[t] - 
         y3[t]))/((x2[t] - x3[t])^2 + (y2[t] - y3[t])^2)^(3/2),
    x1[0] == x10, y1[0] == y10, x2[0] == x20, y2[0] == y20, 
    x3[0] == x30, y3[0] == y30,
    vx1[0] == vx10, vy1[0] == vy10, vx2[0] == vx20, vy2[0] == vy20, 
    vx3[0] == vx30, vy3[0] == vy30},
   {x1, x2, x3, y1, y2, y3, vx1, vx2, vx3, vy1, vy2, vy3}, {t, 0, 
    T}];
funsToPlot = {{x1[t], y1[t]}, {x2[t], y2[t]}, {x3[t], y3[t]}} /. 
   nds[[1]];
evo = Table[funsToPlot /. {t -> j}, {t, 0, T, 0.01}];
dim = Dimensions[evo][[1]];
(*For the elastic force case I used a Verlet integration, as this \
case is numerically very stable.*)
np = 3;
k0 = 1;
(*Same initial condition as the gravitational case*)

pos = {{x10, y10}, {x20, y20}, {x30, y30}};
v0 = {{vx10, vy10}, {vx20, vy20}, {vx30, vy30}};
acc = Table[
   Sum[If[j == k, 0, -k0 (pos[[j]] - pos[[k]])], {k, 1, np}], {j, 1, 
    np}];
dt = 0.005;
posold = pos;
pos = posold + v0 dt + acc/2 dt^2;
range = 5;

evoe = Reap[Do[
      acc = 
       Table[Sum[
         If[j == k, 0, -k0 (pos[[j]] - pos[[k]])], {k, 1, np}], {j, 1,
          np}];
      posoldold = posold;
      posold = pos;
      pos = 2 posold - posoldold + acc dt^2;
      Sow[pos];
      , dim];][[2, 1]];
plots = Table[
   GraphicsRow[{
     Show[
      ListPlot[{evo[[All, 1]][[1 ;; j]], evo[[All, 2]][[1 ;; j]], 
        evo[[All, 3]][[1 ;; j]]}, PlotStyle -> {Purple, Orange, Cyan},
        PlotRange -> {{-range, range}, {-range, range}}, 
       Joined -> True, Axes -> False, 
       PlotLabel -> "Gravitational 3-body problem", 
       LabelStyle -> {Bold, Black}],
      Graphics[{PointSize[0.03], Purple, Point[evo[[All, 1]][[j]]], 
        Orange, Point[evo[[All, 2]][[j]]], Cyan, 
        Point[evo[[All, 3]][[j]]]} , 
       PlotRange -> {{-range, range}, {-range, range}}], 
      ImageSize -> Medium
      ]
     ,
     Show[
      ListPlot[{evoe[[All, 1]][[1 ;; j]], evoe[[All, 2]][[1 ;; j]], 
        evoe[[All, 3]][[1 ;; j]]}, 
       PlotStyle -> {Purple, Orange, Cyan}, 
       PlotRange -> {{-range, range}, {-range, range}}, 
       Joined -> True, Axes -> False, 
       PlotLabel -> "Elastic 3-body problem", 
       LabelStyle -> {Bold, Black}],
      Graphics[{PointSize[0.03], Purple, Point[evoe[[All, 1]][[j]]], 
        Orange, Point[evoe[[All, 2]][[j]]], Cyan, 
        Point[evoe[[All, 3]][[j]]]} , 
       PlotRange -> {{-range, range}, {-range, range}}], 
      ImageSize -> Medium
      ]
     }], {j, 1, dim, 20}];
ListAnimate[plots]

Licențiere

Eu, deținătorul drepturilor de autor ale acestei opere, prin prezenta îmi public lucrarea sub următoarea licență:
Creative Commons CC-Zero Acest fișier a fost eliberat sub licența Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication.
Persoana care a asociat o operă cu acest document o oferă domeniului public, renunțând la toate drepturile asupra operei, în toată lumea, atât în ce privește drepturile de autor cât și orice alte drepturi juridice conexe pe care le avea asupra operei, în măsura permisă de lege. Puteți copia, modifica sau distribui opera, inclusiv în scopuri comerciale, fără a fi necesară permisiunea autorului.

This file, which was originally posted to https://twitter.com/j_bertolotti/status/1044947721696808961, was reviewed on 19 October 2018 by reviewer Ronhjones, who confirmed that it was available there under the stated license on that date.

Captions

Add a one-line explanation of what this file represents

Items portrayed in this file

subiectul reprezentat

26 septembrie 2018

image/gif

checksum engleză

de640cb31cd852c54117eae84e22eae4a9a9f981

1.634.680 byte

246 pixel

780 pixel

Istoricul fișierului

Apăsați pe Data și ora pentru a vedea versiunea trimisă atunci.

Data și oraMiniaturăDimensiuniUtilizatorComentariu
actuală26 septembrie 2018 17:03Miniatură pentru versiunea din 26 septembrie 2018 17:03780x246 (1,56 MB)BertoUser created page with UploadWizard

Următoarele pagini conțin această imagine:

Utilizarea globală a fișierului

Următoarele alte proiecte wiki folosesc acest fișier:

Informații