Simulering med Euler-Cromer-metoden
En gennemgang af, hvordan Euler-Cromer-metoden kan bruges til numerisk løsning af bevægelsesproblemer i fysik.
Løsning af en differentialligning
Givet differentialligningen
Vi tilnærmer de infinitesimale ændringer med endelige ændringer:
Da \(\Delta y = y_{\text{ny}} - y_{\text{gammel}}\), får vi
Det er den grundlæggende Euler-Cromer-opdatering: den nyeste kendte værdi bruges i funktionen.
Bevægelsesanalyse i én dimension
Newtons 2. lov kan skrives som
Da \(a = \frac{dv}{dt}\), får vi
Euler-Cromer-opdateringen for hastigheden bliver derfor
Positionen findes fra \(v = \frac{ds}{dt}\):
Simuleringsligninger
Med en enklere notation, hvor de gamle værdier kaldes \(s_1\) og \(v_1\), bliver iterationen:
For at simuleringen bliver god, skal \(\Delta t\) vælges tilstrækkeligt lille. Det er en god idé først at teste simuleringen på et problem, hvor løsningen kendes fra en færdig formel.
Startværdier
For at starte simuleringen skal man kende startpositionen \(s_0\), starthastigheden \(v_0\), massen \(m\) og den resulterende kraft \(F_{\text{res}}\). Første iteration bruger \(s_0\) og \(v_0\); derefter itereres frem trin for trin.
To- og tredimensionel bevægelse
I to eller tre dimensioner udvides ligningerne til vektorer:
I to dimensioner itereres der over fire størrelser:
Kraftvektoren er
Original: Download PDF-version.