Canvas+Js制作动量守恒的小球碰撞

2022-08-03 19:36:59

目的：通过js实现小球碰撞并实现动量守恒

canvas我们就不多说了，有用着呢。

我们可以通过canvas画2D图形（圆、方块、三角形等等）3D图形（球体、正方体等待）。

当然这只是基础的皮毛而已，canvas的强大之处在于可以做游戏，导入模型，粒子效果，实现漫游又或者全景和VR。

这里我们介绍纯js写的2D小球碰撞。（主要是博主的Three.js不咋地）

好吧，老规矩，先上图！

额。。。很尴尬的是博主的截图功底不咋地，没有截下碰撞的瞬间。

话不多说，开始教程。

首先我们需要创建画布给它一个id方便后面监听处理。

<body>

<canvas id="myCanvas"></canvas>

</body>

然后是Js代码

//声明画布大小为屏幕的1/3

    var　width = window.innerWidth/3;

    var  height = window.innerHeight/3;

    var canvas = document.getElementById("myCanvas");

    canvas.width = width;

    canvas.height = height;

    //创建2d画笔

    var ctx = canvas.getContext("2d");

    //填充颜色设置为黑色（背景色）

    ctx.fillStyle = "#000";

    //将整个画布填充

    ctx.fillRect(0,0,width,height);

这是Canvas最基本的操作，我们解释一下fillRect(x,y,width,height)；这个函数。

x和y填充的起始坐标点，width和height是填充区域的宽和高。

由于我们创建的是带有物理性质的小球，所以我们用一个函数封装创建小球的代码。

以后创建小球直接调用它就行了。

function Ball(x,y,vx,vy,ax,ay,size,rou,color,ctx){

    //参数传值

    //x，y为坐标点 vx，vy为小球水平和垂直方向上的速度 ax，ay为加速度

    //size 为大小 rou为密度 color颜色 ctx画笔

    this.x = x;

    this.y = y;

    this.vx = vx;

    this.vy = vy;

    this.rou = rou;

    this.size = size;

    this.ax = ax;

    this.ay = ay;

    this.m = Math.PI*this.size*this.size*rou;//求出质量

    this.draw = function(ctx){

        ctx.fillStyle=color;

        //console.log(this.x, this.y,this.size);

        ctx.beginPath();

        ctx.arc(this.x, this.y, this.size, 0, Math.PI*2,false);//画圆

        ctx.fill();

        ctx.closePath();

    }

    this.draw(ctx);

}

接下来实例化出两个小球。

//碰撞检测 动量守恒

    //x,y,vx,vy,ax,ay,size,rou,color,ctx

    var balla = new Ball(20,0.5*height,5,-3,0,0,8,1,"#ff0",ctx);

    var ballb = new Ball(width-20,0.5*height,-3,5,0,0,13,1,"#0ff",ctx);

    var ballc = new Ball(width/2,0.5*height,7,4,0,0,13,1,"#0ff",ctx);

然后我们封装了一个函数来实现小球是实时更新。

function animation(){

        //小球的速度等于速度加上加速度

        balla.vx+= balla.ax;

        balla.vy+=balla.ay;

        //小球的位移等于小球现在的坐标加上速度

        balla.x+= balla.vx;

        balla.y+=balla.vy;

        ballb.vx+= ballb.ax;

        ballb.vy+=ballb.ay;

        ballb.x+= ballb.vx;

        ballb.y+=ballb.vy;

        //基于距离的碰撞检测

        var pointdis=(balla.x-ballb.x)*(balla.x-ballb.x)+(balla.y-ballb.y)*(balla.y-ballb.y);//坐标距离

        var pointsize=(balla.size+ballb.size)*(balla.size+ballb.size);//半径距离

        if( pointdis <= pointsize)

        {

            console.log("haha");

            //这里是能量守恒公式

            var ballavx =((balla.m-ballb.m)*balla.vx+2*ballb.m*ballb.vx)/(balla.m+ballb.m);

            var ballavy =((balla.m-ballb.m)*balla.vy+2*ballb.m*ballb.vy)/(balla.m+ballb.m);

            var ballbvx=((ballb.m-balla.m)*ballb.vx+2*balla.m*balla.vx)/(balla.m+ballb.m);

            var ballbvy=((ballb.m-balla.m)*ballb.vy+2*balla.m*balla.vy)/(balla.m+ballb.m);

            balla.vx = ballavx;

            balla.vy = ballavy;

            ballb.vx = ballbvx;

            ballb.vy = ballbvy;

            //小Bug改进

            if(Math.abs(balla.vx-ballb.vx)<0.01&&Math.abs(balla.vy-ballb.vy)<0.01)

            {

                console.log(balla.vx);

                balla.vx=-balla.vx;

                balla.vy=-balla.vy;

                return;

            }

        }

        //判断是否碰撞到画布的边缘

        if(balla.x+balla.size>=width||balla.x-balla.size<=0)

        {

            balla.vx*=-0.98;

        }

        if(balla.y+balla.size>=height||balla.y-balla.size<=0)

        {

            balla.vy*=-0.98;

        }

        if(ballb.x+ballb.size>=width||ballb.x-ballb.size<=0)

        {

            ballb.vx*=-0.98;

        }

        if(ballb.y+ballb.size>=height||ballb.y-ballb.size<=0)

        {

            ballb.vy*=-0.98;

        }

        //清空画布，画出小球

        ctx.fillStyle = "#000";

        ctx.fillRect(0,0,width,height);

        balla.draw(ctx);

        ballb.draw(ctx);

        //console.log(ballb.vy);

    }

最后我们让他30毫秒更新一次。

    setInterval(animation,30);

OK，又大功告成了。自己动手试试吧！

懒人福利！！！

完整代码。

<html>

<head>

<style>

body{margin:0;}

</style>

</head>

<body>

<canvas id="myCanvas"></canvas>

</body>

<script>

    //声明画布大小为屏幕的1/3

    var width = window.innerWidth/3;

    var  height = window.innerHeight/3;

    var canvas = document.getElementById("myCanvas");

    canvas.width = width;

    canvas.height = height;

    //创建2d画笔

    var ctx = canvas.getContext("2d");

    //填充颜色设置为黑色（背景色）

    ctx.fillStyle = "#000";

    //将整个画布填充

    ctx.fillRect(0,0,width,height);

    //碰撞检测 动量守恒

    //x,y,vx,vy,ax,ay,size,rou,color,ctx

    var balla = new Ball(20,0.5*height,5,-3,0,0,8,1,"#ff0",ctx);

    var ballb = new Ball(width-20,0.5*height,-3,5,0,0,13,1,"#0ff",ctx);

    var ballc = new Ball(width/2,0.5*height,7,4,0,0,13,1,"#0ff",ctx);

    setInterval(animation,30);

    function animation(){

        //小球的速度等于速度加上加速度

        balla.vx+= balla.ax;

        balla.vy+=balla.ay;

        //小球的位移等于小球现在的坐标加上速度

        balla.x+= balla.vx;

        balla.y+=balla.vy;

        ballb.vx+= ballb.ax;

        ballb.vy+=ballb.ay;

        ballb.x+= ballb.vx;

        ballb.y+=ballb.vy;

        //基于距离的碰撞检测

        var pointdis=(balla.x-ballb.x)*(balla.x-ballb.x)+(balla.y-ballb.y)*(balla.y-ballb.y);//坐标距离

        var pointsize=(balla.size+ballb.size)*(balla.size+ballb.size);//半径距离

        if( pointdis <= pointsize)

        {

            console.log("haha");

            //这里是能量守恒公式

            var ballavx =((balla.m-ballb.m)*balla.vx+2*ballb.m*ballb.vx)/(balla.m+ballb.m);

            var ballavy =((balla.m-ballb.m)*balla.vy+2*ballb.m*ballb.vy)/(balla.m+ballb.m);

            var ballbvx=((ballb.m-balla.m)*ballb.vx+2*balla.m*balla.vx)/(balla.m+ballb.m);

            var ballbvy=((ballb.m-balla.m)*ballb.vy+2*balla.m*balla.vy)/(balla.m+ballb.m);

            balla.vx = ballavx;

            balla.vy = ballavy;

            ballb.vx = ballbvx;

            ballb.vy = ballbvy;

            //小Bug改进

            if(Math.abs(balla.vx-ballb.vx)<0.01&&Math.abs(balla.vy-ballb.vy)<0.01)

            {

                console.log(balla.vx);

                balla.vx=-balla.vx;

                balla.vy=-balla.vy;

                return;

            }

        }

        //判断是否碰撞到画布的边缘

        if(balla.x+balla.size>=width||balla.x-balla.size<=0)

        {

            balla.vx*=-0.98;

        }

        if(balla.y+balla.size>=height||balla.y-balla.size<=0)

        {

            balla.vy*=-0.98;

        }

        if(ballb.x+ballb.size>=width||ballb.x-ballb.size<=0)

        {

            ballb.vx*=-0.98;

        }

        if(ballb.y+ballb.size>=height||ballb.y-ballb.size<=0)

        {

            ballb.vy*=-0.98;

        }

        //清空画布，画出小球

        ctx.fillStyle = "#000";

        ctx.fillRect(0,0,width,height);

        balla.draw(ctx);

        ballb.draw(ctx);

        //console.log(ballb.vy);

    }

function Ball(x,y,vx,vy,ax,ay,size,rou,color,ctx){

    //参数传值

    //x，y为坐标点 vx，vy为小球水平和垂直方向上的速度 ax，ay为加速度

    //size 为大小 rou为密度 color颜色 ctx画笔

    this.x = x;

    this.y = y;

    this.vx = vx;

    this.vy = vy;

    this.rou = rou;

    this.size = size;

    this.ax = ax;

    this.ay = ay;

    this.m = Math.PI*this.size*this.size*rou;//求出质量

    this.draw = function(ctx){

        ctx.fillStyle=color;

        //console.log(this.x, this.y,this.size);

        ctx.beginPath();

        ctx.arc(this.x, this.y, this.size, 0, Math.PI*2,false);//画圆

        ctx.fill();

        ctx.closePath();

    }

    this.draw(ctx);

}

</script>

</html>

欢迎交流学习！！！

不定时随缘更新。

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