基于matlab物体运动的描述

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1、《MATLAB语言》课程论文基于MATLAB物体运动的描述姓名：张凯俭学号：12010245338专业：通信工程班级：通信班指导老师：汤全武学院：物理电气信息学院完成日期：2011.12.915基于MATLAB运动物体的描述（张凯俭120102453382010级通信班）[摘要]宇宙中没有绝对静止的物质，凡是物质都在运动。世界上的各种现象都是物质运动的表现形式，按照低级到高级的发展顺序，物质运动分为：机械运动、物理运动、化学运动、生物运动、社会运动五种基本形式，其中尤以物理学中物体的运动最为重要

2、，因为它是事物相互联系的基础。在物理学中我们时常研究物体的运动，主要是用理论物理和实验物理来研究，但是理论物理只能定性和定量地研究，不能直观地将其具体的运动描述出来，实验物理也有一定的局限性，而MATLAB正能够解决这一问题，它不但可以定量地计算，还可以描述任何物体的运动，包括其运动图像和对运动的实时演示，将抽象问题形象直观地表达出来，有助于人们理解，MATLAB解决问题程序量少、简单易懂可以实现大众化，大大提高了工作和学习效率。[关键词]运动MATLAB语言实时演示图形绘制一、问题的提出物理学

3、中物体运动模型是非常抽象的，但是它非常的重要，对解决实际问题有很大的帮助，而MATLAB语言可以非常容易地演示这些模型，使其具体化，相比其它诸如Mathematica、Maple、C、VB等类的语言来说，被称作为第四代计算机语言的MATLAB语言影响大、流行广、函数资源丰富、语法规则简单，以其更加贴近人的思维方式使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来，大大提高了效率。MATLAB1984年由美国MathWorks公司推出，它既具有结构化的控制语句（如for循环、while循环、break语句和if

4、语句），又有面向对象编程的特性，不但运算符丰富、程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行，而且它的图形功能和工具箱十分强劲，被广泛应用于线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等诸多课程的基本教学工具，成为大学生、研究人员和开发人员必须掌握的基本技能。下面我们就应用它来描述几种物体运动的问题.二、自由落体运动问题落体运动在生活中是处处存在的，我们时常会见到它，在物理学中也能非常容易地绘制出它的s-t图形和v-t图形，下面我们就以

5、这个简单的例子来体验一下MATLAB描绘图形的简洁性，直观性。问题：一个小球，质量为1kg，从高=100m的高空自由下落，当地重力加速度，请画出小球离地高度随时间变化的图像。解：不难看出小球离地高度随与时间的函数为（1）MATLAB编写程序如下:clc;clear;%清空命令行h0=100;%定义初始高度常量g=9.8;%定义加速度常量t0=abs(sqrt(h0*2/g));%求落地时间t=0:0.001:t0;%产生时间行向量15h=h0-1/2*g*t.^2;%高度与时间的函数plot(t

6、,h);%绘制小球自由下落高度与时间的图像title('自由落体运动图像');%为加图形标题text(3,75,'h=h0-1/2gt^2');%在指定位置添加图形说明运行结果如图1所示。图1自由落体运动图像通过上面简单的例子，我们可以看出用MATLAB来绘制与物体运动相关的图像是非常方便的，程序量不但很少，而且简单易懂，只要能够将运动的关系式写出来，就能绘制出其图像。下面再来看一个简单的演示物体实时运动的例子。三、物体匀加速直线运动问题匀加速运动也是一类较简单的问题，通过普通方法也能将其运动图

7、像容易地绘制出来，现在我们来主要来体验一下用MATLAB描述其实时运动。问题：一物体以初速度=2m/s，加速度为a=2m/s^2运动，空气阻力不计，请画出质点0-4s位移随时间变化的图像，并且对其运动进行演示。解：可以得出物体位移公式为（2）15分别将题目中所给参数带入可得（3）用物理学方法可很容易的在草稿纸上画出。下面我们用MATLAB画出它的位移随时间变化的图像。MATLAB编写程序如下:t=0:0.001:4;%定义时间t以0.001为步长，从0到4秒v=2;%定义初速度为2m/sa=2;

8、%定义加速度为2m/s^2s=v*t+1/2*a*t.^2;%定义位移s与时间t的函数plot(t,s)%绘制位移与时间函数的图像title('匀加速直线运动图像');%为加图形标题text(2,8,'s=2t+t^2');%在指定位置添加图形说明运行结果如图2所示。图2匀加速直线运动图像可以看出用MATLAB绘制位移—时间图像非常简单明了，再来看用MATLAB来演示小球真实的运动及其轨迹。MATLAB编写程序如下:v0=2;%定义初速度a=2;%定义加速度15t=0:0.001:4;%定义一个