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計算機程式設計/物理

來自華夏公益教科書

關於本檔案

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我之前編寫過一個(有效的)二維物理系統,目前在大學攻讀物理工程專業,所以我有經驗,但我絕不是行業專家,所以我將開始編寫這份文件,並希望要麼是瞭解這方面內容的人參與進來並接手,要麼是指導我,讓我能夠正確地完成這項工作。

另外,如果我的格式看起來不好,任何人都可以隨意更改。

`外部人員 - 為物理部分添加了更多內容。希望不會太長或偏離主題。

關於物理學

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如今,計算機程式模擬各種物理系統,例如遊戲中的真實感和在建造前測試機械原型。隨著當前的處理能力不斷提高,這些物理模擬也變得越來越複雜和精細。因此,在物理學適用的領域,沒有這些功能的程式顯得更加簡單和原始,因此與具有這些功能的程式相比,它們的吸引力更低。

並非所有程式都需要全方位的計算能力。大多數遊戲只需要能夠準確地計算機械過程。用於測試物體的程式需要更復雜的才能,例如計算兩個表面之間摩擦產生的熱量。某些程式甚至可能希望執行偽計算,即基於物理學但經過調整以實現更理想行為的計算,或者它們可能只代表可能發生的非常狹窄範圍的過程。

在進行物理程式設計時,需要考慮各種不同的物理機制,包括分支決策(例如物體之間的碰撞)、重力以及作用於物體的任何其他外力,以及根據特定情況的各種其他元素,並相應地進行補償。

每個不同的物體都有自己的質量/重量,這通常取決於物體本身的大小。有效地進行物理程式設計通常需要跟蹤每個物體的重量,在計算每次碰撞的力時考慮重力和碰撞等其他力,這取決於物體的重量,並相應地執行操作。

物體重量對周圍世界產生影響的一個例子是,當物體放置在另一個由弱力支撐的物體上時,會導致該物體向下移動到地面。可以編寫物理示例以演示此現象的型別實際上是無限的,對於初學者來說,建議他們嘗試像重力這樣的基本物理示例。

物理學中的概念和程式設計

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先決條件

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要進行物理程式設計或使用物理學,應該熟悉一些廣泛適用的概念和技術

  • 代數
  • 座標系
    • 二維
      • 笛卡爾座標系 (x, y)
      • 極座標系 - 距離和方向 (r, θ)
      • 引數方程
    • 三維
      • 笛卡爾座標系 (x, y, z)
      • 極座標系 - 距離和兩個角度 (ρ, θ, φ)
      • 引數方程
    • (更高維度將在“相對論”下討論)
  • 三角函式
  • 級數近似(微積分預備知識)
  • 微積分和微分方程的數值方法
    • ...
  • 迭代
  • 矩陣和矩陣運算
    • 行列式
    • 矩陣乘法
    • ...
  • 邊界條件
  • 複數運算(涉及 )
    • 複數加法
    • 複數乘法
    • 複數指數和對數
    • 雙曲三角函式

熱力學

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  • 布朗運動
  • 熱量和溫度
  • “熱力學第零定律”
  • 熱力學第一定律
  • 熱力學第二定律
  • 熱力學第三定律

相對論

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量子力學

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