Simulador Interactivo de Resorte Este proyecto desarrolla en processing un simulador del movimiento oscilatorio de un sistema masa-resorte. Para ello, la estructura del codigo se divide en 3 partes: el algoritmo principal (donde esta el stup y el draw), el diseño de las interfaces y la solución del problema.
-
void setup(): Se establece noCursor() para que sea establecido en el diseño de la interfaz (si es un elemento clickeable sera HAND y si no lo es sera ARROW). Tambien, se establece el tamaño del lienzo y se carga el icono a la ventana. Por ultimo, se llaman todos los recursos que se necesiten.
-
void draw(): Al momento de inicar el programa se mostrara el logo del projecto, que se desvanecera poco a poco hasta mostrar la pantalla principal (screenId = 0). Usando un switch y la variable ScreenId se puede coordinar que pantalla se va a mostrar.
-
void mousePressed(): Es este se establece que sucederá según el lugar donde presionemos en la pantalla y en las pestañas del programa(Interfaz, howToUse, pantalla de bienvenida) usando switch con la variable ScreenId y condicionales dentro de los casos del switch se controlara lo que sucede en programa según donde presionemos
void mousePressed() {
switch(ScreenId) {
case 0 :
if ( ) {
}
break;
case 1 :
if ( ) {
}
break;
case 2 :
if ( ) {
}
break;
}
-
Como se había mencionado anteriormente, dependiendo del valor que tome ScreenId se mostrara una alguna de las siguiente pantallas: -1: llama la función empezar() donde unicamente se encuentra musica de fondo y el botón empezar. 0: llama a la función inicio() donde se realiza la toma de datos. 1: llama a la función processing () donde se muestra la animación. 2: llama a la función HowToUse() donde esta el manual de usuario y el link al sitio web. 3: llama a la función guardar1() - se pregunta al usuario si quiere guardar los datos. 4: llama a la función guardar2() - se pregunta por la ruta y el tipo de archivo donde quiere guardar los datos. 5: llama a la función guardar3() - se pregunta cuales datos quiere guardar. 6: llama a la función subir() - se obtienen los datos de entrada desde un CSV.
-
Estructura de las zonas activas
if (mouseX > x && mouseY > y && mouseX < x + w && mouseY < y + h) {
cursor(HAND);
if (mousePressed) {
...
}
} else if (..) {
< mas acciones o condicionales >
} else {
cursor(ARROW)
}
x y y son el punto de partida de la imagen o figura dibujada y w y h son el ancho y largo, respectivamente. La estructura de las zonas activas se escribe dentro de una función como una estrutura de condicional multiples. Estos condicionales no se pueden escribir por separado, si se escriben separados (es decir, no anidados) el cursos empezara a parpadear.
-
Para solucionar el problema físico, se implementaron diferentes formulas y diferentes espacios de aplicación, dando la siguiente estructura algorítmica: w0 = sqrt(k/m) // Velocidad angular inicial desfase = atan(-v0/ (w0 * x0) ) // Angulo de desfase
-
Movimiento Armónico Simple (b == 0) Es un movimiento de condiciones ideales donde solo influyen las condiciones iniciales de la masa, la constante elástica, la posición inicial y la velocidad inicial.
w = w0; // es este tipo de movimiento la velocidad angular coincide con la inicial
A = sqrt(pow(x0, 2)+ pow(v0, 2)/pow(w0, 2)); // La amplitud, es la maxima elongación
y = A*cos(w*t + desfase); // La posición, esta varia según el tiempo
- En los movimientos amortiguados aparecen nuevas variables. b es la constante de amortiguamiento y f es la fuerza. Movimiento Subamortiguado (b < 2mw0) Normal (b == 0)
w = sqrt(k/m - pow(b, 2)/(4*pow(m, 2)));
A = sqrt(pow(x0, 2)+ pow(v0, 2)/pow(w0, 2));
y = A*pow(e, -b/(2*m)*t)*cos(w*t + desfase);
- Forzado (b != 0)
w = sqrt((k/m)-pow(b, 2)/pow(4*m, 2));
A = (f/m)/sqrt(pow(pow(w, 2)-pow(w0, 2), 2)+pow(b*w/m, 2));
y = A*pow(e, -b/(2*m)*t)*cos(w*t + desfase);
- Movimiento Críticamente Amortiguado (b == 2mw0)
Normal
w = sqrt(k/m - pow(b, 2)/(4*pow(m, 2)));
A = sqrt(pow(x0, 2)+ pow(v0, 2)/pow(w0, 2));
y = A*pow(e, -b/(2*m)*t)*cos(w*t + desfase);
Forzado
w = sqrt((k/m)-pow(b, 2)/pow(4*m, 2));
A = (f/m)/sqrt(pow(pow(w, 2)-pow(w0, 2), 2)+pow(b*w/m, 2));
y = A*pow(e, -b/(2*m)*t)*cos(w*t + desfase);
- Movimiento Sobreamortiguado (b > 2mw0)
Normal
w = w0;
A = sqrt(pow(x0, 2)+ pow(v0, 2)/pow(w0, 2));
l1 = ( -b / (2*m)) + sqrt(pow(b/(2*m), 2) - (k/m));
l2 = ( -b / (2*m)) - sqrt(pow(b/(2*m), 2) - (k/m));
y = c1*pow(e, l1 * t) + c2*pow(e, l2 * t);
Forzado
w = sqrt((k/m));
A = (f/m)/sqrt(pow(pow(w, 2)-pow(w0, 2), 2)+pow(b*w/m, 2));
l1 = ( -b / (2*m)) + sqrt(pow(b/(2*m), 2) - (k/m));
l2 = ( -b / (2*m)) - sqrt(pow(b/(2*m), 2) - (k/m));
y = c1*pow(e, l1 * t) + c2*pow(e, l2 * t);
| Variable(s) | Tipo | Definición |
|---|---|---|
| white, gris, pink, blue, dark | color | Son los colores tema de la interfaz de usuario. Como estos se repetiran constantemente atravez de codigo, se obto por crear una variable para referenciarlos. |
| movimiento | string | Esta variable sera utlizada para inidicarle al usuario que tipo de movimiento oscilatorio describe el sistema (su valor dependera de los resultados del experimento). |
| music | boolean | Esta es una variable de control que le indicara al programa si se debe reproducir los efectos de sonido y la musica de fondo (su valor dependera de lo que decida el usuario). |
| ScreenId | int | Esta es una variable de control que se le indica al programa cual pantalla debera mostar. |
| beforeScreen | int | Esta sera utlizada mayormente en el howToUse ya que esta presente en todas las pantallas y al momento de regresar necesita saber cual fue la pantalla anterior. |
| x0 | float | Dato de entrada: la posición inicial de la masa |
| v0 | float | Dato de entrada: la velocidad inicial de la masa |
| m | float | Dato de entrada: el valor de la masa, que no puede ser ni 0 ni negativo |
| k | float | Dato de entrada: el valor de la constante elastica del resorte, no puede ser negativa |
| b | float | Dato de entrada: el valor de la constante de amortiguamiento (es un dato opcional) |
| f | float | Dato de entrada: el valor de la fuerza (es un dato opcional) |
| w0 | float | Dato de salida: es el valor de la velocidad angular inicial |
| w | float | Dato de salida: la velocidad angular |
| A0 | float | Dato de salida: la amplid inicial |
| A | float | Dato de salida: la amplitud |
| t | float | Dato de salida: tiempo |
| desfase | float | Dato de salida: el angulo de desfase |
| y | float | Dato de salida: la posición de la masa |
| e | float | Es una constante que se utilizara en diferentes procesos |
| spin | float | Este es utilizado en el la toma de datos (inica cuanto aumenta o disminuye un dato en el spiner) y se utiliza como delta del tiempo (que marca el paso del tiempo) |
| icon | imagen | Es el icono que se vera en la ventana y en la barra de tareas |
| welcome, scream0, scream1 | imagen | Son los fondos que se veran en las diferentes pantallas |
| help, izq, der, help_buttom, musicOn, musicOff | imagen | Son botones que se veran en las diferentes pantallas |
| masa, resorte | imagen | Es la masa y el resorte que se utilizaran en la animación |
| man | int | Determina que imagen del manual de usuario se mostrara |