Подождите, это рюкзак … плавающий?

0
21

Это все нормально и все, пока человек не потеряет связь с землей. В этот момент на человека действуют только две силы – сила гравитации вниз и сила пружины, направленная вниз от пачки. Это дает ускорение вниз больше, чем это было бы от одной гравитации. В то же время пакет все еще выталкивается силой пружины. Эти две вещи вместе вызывают вертикальное разделение между пакетом и человеком.

Хорошо, просто чтобы убедиться, что все идет, как насчет быстрого домашнего задания? Что бы произошло, если бы вы использовали рюкзак с очень низкой массой? Изменит ли это расстояние между человеком и стаей? (Вы можете использовать код выше, чтобы найти ответ.)

Как победить сильный удар

Когда мы начинали, вы, вероятно, думали: «Хорошо, в HoverGlide встроен пружинный амортизатор – конец истории». Но теперь мы видели, что даже обычный рюкзак в пружине имеет своего рода пружинную связь. Таким образом, ключ не имеет пружины как таковой, он имеет право весна.

В частности, HoverGlide использует пружину с гораздо меньшей постоянной пружины К, Из-за этого пакет ускоряется вверх намного дольше, потому что пружина оказывает меньшее усилие. К тому времени, когда человек возвращается, стая действительно даже не сдвинулась. Так как рюкзак едва двигается, вы не получите такого резкого удара, когда он столкнется с вашим плечом.

Вот демонстрация этого эффекта с массой 1 кг, подвешенной на резинке.

Видео: Ретт Аллен

Видишь, как моя рука движется гораздо больше, чем вес? Это идея. На самом деле это очень интересная физическая проблема. В каждом вводном учебнике рассматривается нечто подобное, но более скучное – масса, колеблющаяся на пружине Но что, если точка крепления верхней части пружины также колеблется? Я называю это “весна покачивания”.

Вы знаете, что супер здорово об этой проблеме? Есть два способа смоделировать это. Первая использует лагранжеву механику для определения движения, глядя на энергию и ограничения на систему. Это все, что я собираюсь сказать о лагранжиане. Это лучшее решение, но для этого нужно немного объяснений.

Вместо этого я собираюсь сделать то, что вы знаете, мне нравится делать – численный расчет с использованием Python. Основная идея численного расчета состоит в том, чтобы разбить задачу на очень маленькие шаги во времени. На каждом шаге я делаю некоторые упрощающие предположения для расчета новой позиции и импульса. (Если вы хотите более подробный учебник, вот как моделировать колеблющуюся массу со стабильной точкой подвешивания, а не с пружиной покачивания.)

,

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here