// phys.js — модуль физических хелперов для учебника Физика 10
// Экспорт в window.PHYS = { ... }
(function(){
'use strict';
// === Стрелка вектора (2D) ===
function drawArrow(x1, y1, x2, y2, color, width, headSize) {
width = width || 2;
headSize = headSize || 10;
const dx = x2 - x1, dy = y2 - y1;
const len = Math.sqrt(dx*dx + dy*dy);
if (len < 1e-6) return '';
const ux = dx / len, uy = dy / len;
const px = -uy, py = ux;
const h = headSize, w = headSize * 0.6;
const bx = x2 - ux*h, by = y2 - uy*h;
const lx = bx + px*w, ly = by + py*w;
const rx = bx - px*w, ry = by - py*w;
return ``
+ ``;
}
// === Линии электрического поля от точечного заряда ===
function fieldLinesPointCharge(cx, cy, sign, scale, numLines) {
numLines = numLines || 16;
scale = scale || 80;
let s = '';
const color = sign > 0 ? '#dc2626' : '#2563eb';
for (let i = 0; i < numLines; i++) {
const a = 2 * Math.PI * i / numLines;
const r1 = 18, r2 = scale;
const x1 = cx + r1*Math.cos(a), y1 = cy + r1*Math.sin(a);
const x2 = cx + r2*Math.cos(a), y2 = cy + r2*Math.sin(a);
if (sign > 0) s += drawArrow(x1, y1, x2, y2, color, 1.4, 7);
else s += drawArrow(x2, y2, x1, y1, color, 1.4, 7);
}
return s;
}
// === Обозначение заряда (кружок с +/-) ===
function chargeMark(cx, cy, sign, r, label) {
r = r || 14;
const color = sign > 0 ? '#dc2626' : '#2563eb';
const fill = sign > 0 ? '#fecaca' : '#bfdbfe';
let s = '';
s += ``;
if (sign > 0) {
s += ``;
s += ``;
} else {
s += ``;
}
if (label) {
s += `${label}`;
}
return s;
}
// === Магнитное поле сквозь экран (сетка крестиков или точек) ===
function magneticFieldGrid(x0, y0, w, h, cols, rows, direction) {
// direction: 'in' = крест (× — вошло в плоскость), 'out' = точка (• — вышло)
let s = '';
const dx = w / (cols - 1), dy = h / (rows - 1);
const color = '#7c3aed';
for (let i = 0; i < cols; i++) {
for (let j = 0; j < rows; j++) {
const cx = x0 + i * dx, cy = y0 + j * dy;
s += ``;
if (direction === 'in') {
s += ``;
s += ``;
} else {
s += ``;
}
}
}
return s;
}
// === Молекула газа (частица) ===
function molecule(x, y, r, color) {
r = r || 4;
color = color || '#2563eb';
return ``;
}
// === Симуляция газа (упругое столкновение со стенками) ===
function createGasSim(opts) {
opts = opts || {};
const N = opts.N || 30;
const W = opts.W || 320;
const H = opts.H || 220;
const baseSpeed = opts.speed || 60; // px/s
const r = opts.r || 4;
const particles = [];
for (let i = 0; i < N; i++) {
particles.push({
x: r + Math.random() * (W - 2*r),
y: r + Math.random() * (H - 2*r),
vx: (Math.random() - 0.5) * 2 * baseSpeed,
vy: (Math.random() - 0.5) * 2 * baseSpeed
});
}
return {
W: W, H: H, r: r, particles: particles,
step(dt) {
for (const p of particles) {
p.x += p.vx * dt; p.y += p.vy * dt;
if (p.x < r) { p.x = r; p.vx = -p.vx; }
if (p.x > W - r) { p.x = W - r; p.vx = -p.vx; }
if (p.y < r) { p.y = r; p.vy = -p.vy; }
if (p.y > H - r) { p.y = H - r; p.vy = -p.vy; }
}
},
render(color) {
color = color || '#2563eb';
return particles.map(p => molecule(p.x, p.y, r, color)).join('');
},
setSpeed(scale) {
for (const p of particles) { p.vx *= scale; p.vy *= scale; }
}
};
}
// === Электрические схемы: компоненты ===
// orientation: 'h' (горизонтально, по умолчанию) или 'v' (вертикально)
function batteryEMF(x, y, EMF, orientation) {
orientation = orientation || 'h';
let s = '';
if (orientation === 'h') {
s += ``;
s += ``;
s += `+`;
s += `−`;
if (EMF !== undefined) s += `ε = ${EMF}`;
} else {
s += ``;
s += ``;
if (EMF !== undefined) s += `ε = ${EMF}`;
}
return s;
}
function resistor(x, y, R, orientation) {
orientation = orientation || 'h';
let s = '';
if (orientation === 'h') {
s += ``;
if (R !== undefined) s += `R = ${R}`;
} else {
s += ``;
if (R !== undefined) s += `R = ${R}`;
}
return s;
}
function capacitorSymbol(x, y, C, orientation) {
orientation = orientation || 'h';
let s = '';
if (orientation === 'h') {
s += ``;
s += ``;
if (C !== undefined) s += `C = ${C}`;
}
return s;
}
function ammeterSymbol(x, y, r) {
r = r || 14;
return ``
+ `A`;
}
function voltmeterSymbol(x, y, r) {
r = r || 14;
return ``
+ `V`;
}
function lightbulbSymbol(x, y, r) {
r = r || 14;
let s = '';
s += ``;
s += ``;
s += ``;
return s;
}
function inductorSymbol(x, y, L, orientation) {
orientation = orientation || 'h';
let s = '';
if (orientation === 'h') {
for (let i = 0; i < 4; i++) {
const cx = x - 15 + i * 10;
s += ``;
}
if (L !== undefined) s += `L = ${L}`;
}
return s;
}
function wire(x1, y1, x2, y2) {
return ``;
}
// === Эталонные константы ===
const CONST = {
k: 9e9, // Кулона
e: 1.6e-19, // элементарный заряд
eps0: 8.85e-12, // электрическая постоянная
kB: 1.38e-23, // Больцмана
NA: 6.022e23, // Авогадро
R: 8.314, // универсальная газовая
c: 3e8, // скорость света
g: 9.8, // ускорение свободного падения
atm: 101325, // 1 атм в Па
T0: 273.15 // ноль Цельсия в К
};
// === Конвертеры единиц ===
function celsiusToKelvin(t) { return t + 273.15; }
function kelvinToCelsius(T) { return T - 273.15; }
function atmToPa(p) { return p * 101325; }
function paToAtm(p) { return p / 101325; }
function litersToM3(V) { return V / 1000; }
function m3ToLiters(V) { return V * 1000; }
// === Экспорт ===
window.PHYS = {
drawArrow: drawArrow,
fieldLinesPointCharge: fieldLinesPointCharge,
chargeMark: chargeMark,
magneticFieldGrid: magneticFieldGrid,
molecule: molecule,
createGasSim: createGasSim,
batteryEMF: batteryEMF,
resistor: resistor,
capacitorSymbol: capacitorSymbol,
ammeterSymbol: ammeterSymbol,
voltmeterSymbol: voltmeterSymbol,
lightbulbSymbol: lightbulbSymbol,
inductorSymbol: inductorSymbol,
wire: wire,
CONST: CONST,
celsiusToKelvin: celsiusToKelvin,
kelvinToCelsius: kelvinToCelsius,
atmToPa: atmToPa,
paToAtm: paToAtm,
litersToM3: litersToM3,
m3ToLiters: m3ToLiters
};
})();