since 2012/05/18
你並未登入物理問題討論區, 註冊者且登入後可以享受 物理動畫宅配的服務(將動畫相關檔案傳送到個人電子信箱提供離線使用!)本單元介紹如何使用Physlet 物理動畫模組. 首先說明何謂 Physlets.  Physlet 是 Physics (Java) Applet  的縮寫. 透過Pphyslet動畫模組可以產生物理的動態模擬, 然後藉由問題的探索以學習相關物理現象或概念. 有時候使用者(你)會被要求從動畫模擬的情境中擷取相關數據(進行模擬實驗或觀察) 並進行計算分析以便回答給予的問題. 有時候只會要求使用者觀看動畫本身體會其意義就足夠了. 

'上圖是擷取自牛頓(Isaac Newton)著名著作  Principia (1687).

上圖需要讀者從圖中體會某物體從地球一座高山上以不同的初速度水平拋出後, 因為速度不同所產生不同的軌跡.  以下動畫是用 Physlet 模組所產生的類似情境的動畫, 使用者可以調整初始的速度然後觀察該條件下物體拋出後的軌跡, 經過幾次嘗試後應該可以找出讓物體一直環繞地球運行所需要的條件.

讓我們用動畫來模擬相同的情境.  動畫中的 10 顆球從高山上相同的位置以不同初速度拋出. 重新開始

按下播放按鈕可以啟動動畫的執行.  動畫下方的幾個控制扭和一般放映機功能類似,可以暫停或播放動畫,也可以一次僅前進或後退一個時間格,甚至可以重設動,也就是重頭開始動畫的執行.

確認你明瞭以上按鈕的功能,因為幾乎所有PHYSLET的動畫都會出現以上按鈕.. 

動畫下方的解說也經常會有一些可以控制動畫執行時不同狀態或參數設定的網頁連結. 例如本網頁中接著的這個連結, 重設 會讓動畫恢復到網頁剛讀入的狀態.  隨時按下此連結都可以讓動畫恢復到啟始狀態.

使用動畫和靜態的圖案有何差別呢?例如運動學中所探討的都是物體運動的過程. 對於很多人而言靜態的圖案可能比較不容易體會運動的整個過程.  本區的所有動畫幾乎都是以動態的方式呈現物理的過程,希望可以幫助各位更容易體會其中的物理過程.

當動畫結束靜止後可以按下 重設 按鈕讓動畫重新播放. 動畫中不同初速度的球其運動軌跡的差異如何?在紅色球軌跡內部的運動軌跡和之外的軌跡其軌跡都是橢圓軌跡 唯有紅色球的軌跡恰好是圓形軌道.除了紅色球外其餘的球運動時速度大小都有變化.  在紅色球軌跡內的球當軌跡接近畫面下方時速度會增加,上方則速度會減少.(注意:紅色球內部的軌跡有些雖然會碰到地球表面但是動畫依然顯示若地球所有質量都集中於球心一點時 粒子會運行的軌跡 這樣的作法是為了比較所有可能的軌跡情況.)

對於一般人而言,並不容易直接從牛頓運動定律就能夠體會出以上的結果但是藉由動畫的呈現就比較容易體會其緣由. 若是將動畫改成 三顆球 或許更容易瞭解為何會如此. 動畫同時也呈現移動過程中留下的等間距的軌跡 按下連結後記得去按播放按鈕.

動畫在科學的研究中經常是很有用的工具. 動畫的執行是利用預設的物理模型推導出物理現象的相關數學關係式然後依不同時間逐漸演化以幫助研究者以直觀的方式去理解整個物理過程 不過本區的動畫有些是依據正確的物理模型,有些是依據錯誤的模型設計出來,目的是要各位使用者從其中找出正確的或者符合實際物理實驗結果的模擬.千萬不要以為本區的所有動畫都一定是正確的

另外本區有些動畫是利用隨機的方式去處理和統計有關的問題或以少數粒子去模擬實際上很多粒子的情形.因此模擬的結果並不完全代表實際的現狀 但是模擬所呈現的結果和實際的情況往往相距不遠 當然也有可能因為初始條件的不同而有完全不相同的結果因此請詳細閱覽動畫中的相關說明