Python 计算球体和长方体之间的万有引力

使用 Python 计算球体和长方体之间的万有引力

本文将使用 Python 编写程序，计算球体和长方体在不同距离下的万有引力。程序包含子程序，封装了计算万有引力的功能，并通过主程序调用子程序实现计算。

题目描述:

有一个球体和长方体，球体半径为 R=5m，密度 0.3+10'kg/m³，长方体的长宽高分别为 10cm、20m、30cm，其密度是球体密度的 50 倍。按照以下公式计算两者距离分别为 10cm、20cm、50cm、1m、10m、100m、1km 的万有引力 F (G 为万有引力常数)。

公式:

F = G * ((m1 * m2) / (r ** 2))

代码:

# 子程序：计算万有引力
def calculate_gravitational_force(m1, m2, r):
    G = 6.67430 * (10 ** -11)  # 万有引力常数 G
    F = G * ((m1 * m2) / (r ** 2))  # 计算引力公式 F
    return F

# 主程序
def main():
    # 球体和长方体的参数
    r_sphere = 5  # 球体半径 R
    density_sphere = 0.3 + 10  # 球体密度
    density_cuboid = density_sphere * 50  # 长方体密度
    lengths = [0.1, 0.2, 0.5, 1, 10, 100, 1000]  # 距离列表

    # 循环计算万有引力
    for distance in lengths:
        # 球体质量
        volume_sphere = (4/3) * 3.14159 * (r_sphere ** 3)  # 球体体积
        mass_sphere = density_sphere * volume_sphere  # 球体质量

        # 长方体质量
        length_cuboid = 0.1
        width_cuboid = 20
        height_cuboid = 0.3
        volume_cuboid = length_cuboid * width_cuboid * height_cuboid  # 长方体体积
        mass_cuboid = density_cuboid * volume_cuboid  # 长方体质量

        # 计算引力
        force = calculate_gravitational_force(mass_sphere, mass_cuboid, distance)

        # 输出结果
        print('距离 %.2f 米的引力为：%.2f 牛顿' % (distance, force))

# 调用主程序
main()

程序说明:

该程序中使用了 SI 单位制，质量单位为千克（kg），距离单位为米（m），引力单位为牛顿（N）。
子程序 calculate_gravitational_force 封装了计算万有引力的功能，接收两个物体的质量和距离作为参数，并返回计算得到的引力值。
主程序 main 中定义了球体和长方体的参数，包括半径、密度、长宽高等。
主程序循环遍历距离列表，计算每个距离下的万有引力，并将结果输出。

运行结果:

运行该程序，将会输出计算得到的每个距离下的万有引力。

总结:

本文通过 Python 编写程序，实现了计算球体和长方体在不同距离下的万有引力。该程序将计算万有引力的功能封装在子程序中，并通过主程序调用子程序实现计算。程序使用 SI 单位制，方便理解和使用。