双体、三体与 N 体引力模拟器

关于这个模拟实验

两个孤立的牛顿质点的相对轨道为圆锥曲线：束缚的椭圆轨道，或非束缚的抛物线与双曲线轨道。三个及更多天体通常需要数值积分。存在特殊的周期解；并非所有三体系统都是混沌的。不能。这是使用无量纲单位、速度 Verlet 积分和软化引力的平面教学模型。八字形运动近似一种特殊的牛顿轨道。模型不包含碰撞、相对论和真实行星数据。

课程标准： Common Core CCSS.MATH.CONTENT.HSF.IF.B.4, CCSS.MATH.CONTENT.HSF.IF.C.7

学生可以探索什么

两个天体都绕共同的质心运行。
将改变后的轨迹与原始预设进行比较。改变不一定导致混沌。
选择 2–12 个天体。选中一个天体以修改其初始质量和速度，或拖动它来改变位置。修改会重新开始模拟。

学习目标

1两个天体都绕共同的质心运行。
2每对天体相互吸引。软化在极短距离处修正牛顿的平方反比定律。
3数值能量误差并非混沌。误差过大会暂停模拟；请重置或拉开相邻天体。

教师常问的问题

三体问题有何不同？

两个孤立的牛顿质点的相对轨道为圆锥曲线：束缚的椭圆轨道，或非束缚的抛物线与双曲线轨道。三个及更多天体通常需要数值积分。存在特殊的周期解；并非所有三体系统都是混沌的。

如何添加更多天体？

将天体数量从 2 增加到 12。选择一个天体，调整质量倍数或初始速度，或拖动其标记。每次修改都会开始新实验；重置会恢复最初的双体设置。

这能精确预测天体运动吗？

不能。这是使用无量纲单位、速度 Verlet 积分和软化引力的平面教学模型。八字形运动近似一种特殊的牛顿轨道。模型不包含碰撞、相对论和真实行星数据。

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继续探索

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