# План: мощные интерактивы и симуляторы для Физики 9 **Дата:** 2026-05-30 **Контекст:** третий план, дополняет [PLAN_PHYSICS_9_VISUAL.md](PLAN_PHYSICS_9_VISUAL.md) (фазы 1-3 сделаны) и [PLAN_PHYSICS_9_PER_PARAGRAPH.md](PLAN_PHYSICS_9_PER_PARAGRAPH.md) (Wave A-G сделаны). **Цель:** добавить **флагманские** интерактивы — крупные симуляторы / мини-игры / физические песочницы. По 1-3 на главу. Каждый = «вау-эффект», который запомнится школьнику. --- ## Принцип «флагмана» Не очередной slider+калькулятор, а: - **Полноэкранный** интерактив (~ 600×500 px) - **Анимация** в реальном времени (`requestAnimationFrame`) - **Управление мышкой / клавиатурой** (drag, click, keyboard) - **Real-time графики** связанные с симуляцией - **Сохранение результатов** в localStorage (рекорды) - **Геймификация** — score, баллы, медали --- ## ⭐ Глава 1 · Кинематика — 4 флагмана ### F1. Конструктор траектории **§5** (путь vs перемещение) - Пользователь **рисует мышкой** на canvas произвольную кривую. - Программа автоматически считает: - **Путь** $s$ — длина кривой (через сумму отрезков) - **Перемещение** $|\Delta\vec r|$ — расстояние start→end - Отношение $s/|\Delta\vec r|$ - Кнопка «Закрыть петлю» — соединяет конец с началом, $\Delta r = 0$. - Шаблоны: прямая, дуга 180°, полная окружность, зигзаг. - **Wow:** видно, что $s \ge |\Delta\vec r|$, всегда. - ~400 LOC ### F2. Гонка двух тел **§9** (встреча двух тел) - Симуляция гонки: два автомобиля с разными $v_0$, $a$ на одной трассе. - Пользователь меняет параметры **до старта**, нажимает «Старт». - Анимация: автомобили едут по трассе. - **Real-time графики** $x_1(t)$ и $x_2(t)$ строятся слева от трассы. - Момент встречи — подсвечен пересечением графиков + звуковой сигнал. - Кнопка «Случайный сценарий» для тренировки. - **Wow:** одновременно видна симуляция и математическая зависимость. - ~500 LOC ### F3. Тахометр + спидометр + одометр **§11-13** (равноуск. движение) - Виртуальный автомобиль с **3 связанными приборами**: - Тахометр (показывает $a$) - Спидометр (показывает $v$) - Одометр (показывает $\Delta x$ за время) - Управление: педаль газа (slider $a$) и педаль тормоза. - Реалистичная динамика: при отпускании газа — медленное торможение (трение). При тормозе — резкое. - **Графики** $v(t)$ и $a(t)$ записываются. - Цель: разогнаться до 60 км/ч и затормозить за ~50 м (как в реальных тестах). - **Wow:** игра в автогонщика + интуитивное понимание кинематики. - ~600 LOC ### F4. Орбитальный конструктор **§16-18** (Кеплер, окружность) - Симулятор «запусти спутник»: Земля в центре, мышью **тянешь стрелку** $\vec v$ начальной скорости и **отпускаешь**. - Спутник летит по орбите согласно Ньютону+Кеплеру. - Цвет траектории: круг (идеал) / эллипс / парабола / убегание. - Подписи: $T$, $a$, эксцентриситет. - Слайдер «масса Земли» — меняет тяготение. - **Wow:** видишь, что нужна **определённая** скорость для круговой орбиты. - ~600 LOC --- ## ⭐ Глава 2 · Динамика — 4 флагмана ### F5. Машина Атвуда **§19-22** (динамика связанных тел) - Виртуальная установка: две массы $m_1$, $m_2$ через блок на нити. - Slider'ы: $m_1$, $m_2$, $\mu$ (трение в блоке). - Запуск: бо́льшая масса опускается, меньшая поднимается. - Реальная физика: $a = (m_1 - m_2)g/(m_1+m_2)$. - Подсветка сил: $\vec T$ натяжение, $\vec g$ вес. - График $v(t)$ — линейный (равноуск). - **Wow:** классический школьный опыт в виртуале. - ~500 LOC ### F6. Симулятор скоростной дороги **§20** (трение), **§22** (F=ma) - 2D-вид: автомобиль на дороге с разным покрытием (асфальт сухой/мокрый, лёд, гравий). - Slider $\mu$ автоматически по покрытию. - Включаем тормоз: автомобиль скользит на расстояние $s = v^2 / (2 \mu g)$. - При большом $v$ + малом $\mu$ — занос. - **Wow:** видно, насколько лёд опасен — путь торможения растёт в 5 раз. - ~400 LOC ### F7. Лифт с динамометром **§24** (вес, перегрузка, невесомость) - Лифт в высоком здании. На полу динамометр с грузом 1 кг. - Кнопки: «Этаж 1», «Этаж 10», «Аварийный спуск». - При движении видно показания динамометра и анимацию. - **Параметры:** $a_{разгон}$, $v_{макс}$ настраиваются. - График $P(t)$ записывается. - Особый режим: «свободное падение» → невесомость, груз висит. - **Wow:** наглядное переживание перегрузки. - ~500 LOC ### F8. Полигон трения **§20** - Шарик скатывается с пружинной катапульты по плоскости с **разными зонами** ($\mu$ меняется через каждые 30 см). - Пользователь рисует профиль зон (drag&drop материалов: лёд, асфальт, мел). - Шарик скользит, замедляется в зависимости от $\mu$. - Цель: попасть в красную мишень. - Калибровка через начальную скорость катапульты. - **Wow:** инженерная задача про разные покрытия. - ~600 LOC --- ## ⭐ Глава 3 · Статика — 2 флагмана ### F9. Конструктор моста **§25-28** (равновесие, рычаг, момент) - На canvas — балка на 2 опорах. - Пользователь **добавляет** грузы перетаскиванием (drag) в любую точку балки. - Программа считает реакции опор $N_1$, $N_2$ через систему 2 уравнений ($\Sigma F = 0$, $\Sigma M = 0$). - При перегрузке — балка прогибается / ломается. - Цель: построить «мост» который выдержит автомобиль (фиксированный груз 1000 Н) в любой точке. - **Wow:** инженерный квест. - ~700 LOC ### F10. Виртуальный аквариум **§29-30** (Архимед, плавание) - Большой аквариум на canvas. - Слева — палитра тел разной плотности (дерево, пенопласт, пластик, металл, золото). - Drag&drop тел в аквариум: правильная физика — плавают, тонут, висят. - Slider жидкости: вода → масло → ртуть. - При смене жидкости тела перераспределяются (золото в ртути плавает!). - **Wow:** интерактивный «фокус» с ртутью. - ~500 LOC --- ## ⭐ Глава 4 · Импульс / Энергия / Колебания — 4 флагмана ### F11. Бильярдная физика **§31-32** (ЗСИ) - 2D-бильярдный стол с 1 битком + 4 шарами. - Перетаскивание прицела + slider «сила удара». - Реальная физика упругих ударов между шарами. - Real-time векторы импульса до/после. - Цель: сделать карамболь (тройной удар). - **Wow:** игра + физика. - ~700 LOC ### F12. Американские горки **§35** (ЗСМЭ) - Пользователь **рисует профиль** горки (мышкой задаёт высоты). - Шарик скатывается с начала, физика: $E = E_k + E_p = $ const (без трения) или с диссипацией. - Real-time графики: $E_p$, $E_k$, $E_{total}$ на 3-х кривых. - Можно добавить «петлю» (loop) — расчёт минимальной высоты старта. - Slider «трение» — графики $E_{total}$ спадают. - **Wow:** «спроектируй сам аттракцион». - ~700 LOC ### F13. Маятник Фуко **§36** (колебания + вращение) - Длинный математический маятник, его плоскость колебаний **поворачивается** относительно земли из-за вращения. - Slider: широта (на полюсе вращается за 24 ч, на экваторе не вращается). - Анимация: вид сверху, ход маятника записывает «розетку». - **Wow:** красивая, исторически значимая демонстрация (Париж, 1851). - ~500 LOC ### F14. Спектр колебаний (резонанс) **§36** - Пружинный маятник с внешней периодической силой. - Slider частоты внешней силы $\nu_{внеш}$. - Когда $\nu_{внеш} \approx \nu_{собств}$ — амплитуда колебаний нарастает. - График амплитуды от $\nu_{внеш}$ — классический резонансный пик. - Аналог: «настройка струны гитары», «разрушение моста». - **Wow:** объясняет, почему рота не марширует через мост. - ~500 LOC --- ## 🔬 Глава 5 · Лаборатория — 3 флагмана-практикума ### F15. Виртуальная лаборатория свободного падения **ЛР 6** - Стробоскопический эффект: тело падает, на нём отметки через равные промежутки. - Пользователь измеряет расстояния линейкой (виртуальная линейка на canvas). - Таблица заполняется автоматически из измерений. - Расчёт $g$ по серии 5-6 измерений + погрешность. - **Wow:** реальный лабораторный отчёт получается за 5 минут. - ~500 LOC ### F16. Лаборатория законов сохранения **ЛР 7** - Тележка на наклонной + датчики скорости. - Запускается с разных высот, измерения автоматически. - Серия из 5 запусков: $h_1, v_1$; $h_2, v_2$; ... - Расчёт КПД через сравнение $E_p^{0}$ и $E_k^{внизу}$. - График «отклонение от ЗСМЭ vs скорость» — видна систематическая ошибка от трения. - **Wow:** настоящие лабораторные навыки. - ~600 LOC ### F17. Лаборатория маятника **ЛР 4, ЛР 12** - Несколько маятников рядом: математ., пружинный, физический. - Запуск синхронно, измерение $T$ автоматически. - Цель: подобрать $l$ так, чтобы $T = 2$ с (секундный маятник). - Дополнительно: изменение $g$ (на Луне, Марсе) → как меняется $T$. - **Wow:** «найди $g$ на Марсе по периоду маятника». - ~500 LOC --- ## 🏆 Финал курса — 2 флагмана ### F18. Магистр-симулятор - Большой интерактив **«построй сценарий движения тела»**: - Точка А → точка Б через любые этапы (равном., равноуск., свободное падение, …). - Пользователь собирает цепочку этапов как конструктор LEGO. - Программа автоматически рисует $x(t)$, $v(t)$, $a(t)$. - Проверка корректности сценария: «достижимо ли?» - Сохранение в галерею (localStorage), share-кнопка (URL с сценарием в параметрах). - **Wow:** портфолио своих физических задач. - ~800 LOC ### F19. Финальный босс — «Полёт ракеты» - Симулятор взлёта ракеты с Земли: - Параметры: масса ракеты, масса топлива, $q$ (скорость истечения газов), $G$. - Реальная физика: уравнение Циолковского + сила тяжести + сопротивление воздуха. - График $h(t)$, $v(t)$, остаток топлива. - Цель: вывести спутник на орбиту 400 км (МКС). - **Wow:** реальная инженерная задача, объединяющая ВСЁ из курса. - ~1000 LOC --- ## 📊 Сводка флагманов | # | Название | Глава | LOC | Приоритет | |---|---|---|---|---| | F1 | Конструктор траектории | §5 | 400 | ⭐ | | F2 | Гонка двух тел | §9 | 500 | 🔥 | | F3 | Тахометр + спидометр | §11-13 | 600 | 🔥 | | F4 | Орбитальный конструктор | §16-18 | 600 | 🔥 | | F5 | Машина Атвуда | §19-22 | 500 | ⭐ | | F6 | Симулятор дороги | §20 | 400 | ⭐ | | F7 | Лифт с динамометром | §24 | 500 | ⭐ | | F8 | Полигон трения | §20 | 600 | 💡 | | F9 | Конструктор моста | §25-28 | 700 | 🔥 | | F10 | Виртуальный аквариум | §29-30 | 500 | ⭐ | | F11 | Бильярдная физика | §31-32 | 700 | 🔥 | | F12 | Американские горки | §35 | 700 | 🔥 | | F13 | Маятник Фуко | §36 | 500 | ⭐ | | F14 | Резонанс | §36 | 500 | ⭐ | | F15 | Лаб. свободное падение | ЛР 6 | 500 | ⭐ | | F16 | Лаб. ЗСЭ | ЛР 7 | 600 | ⭐ | | F17 | Лаб. маятника | ЛР 4,12 | 500 | ⭐ | | F18 | Магистр-симулятор | Финал курса | 800 | 🔥 | | F19 | Полёт ракеты | Финал курса | 1000 | 🔥 | | **Σ** | **19 флагманов** | | **~10 600 LOC** | | **🔥 Критично (8):** F2, F3, F4, F9, F11, F12, F18, F19 **⭐ Важно (10):** F1, F5, F6, F7, F10, F13, F14, F15, F16, F17 **💡 Nice-to-have (1):** F8 --- ## 🛠 Технологический стек для флагманов ### Базовые библиотеки (без внешних зависимостей) - **Canvas 2D** — для большинства симуляций (производительно) - **SVG** — для статических интерактивов (легко стилизуется, тёмная тема) - **Web Audio API** — для звуковых эффектов (опционально) - **requestAnimationFrame** — с RAF-реестром для cleanup при unmount - **localStorage** — для сохранения настроек, рекордов - **Web Workers** — для тяжёлых вычислений (F4 орбита, F19 ракета) ### Архитектурное правило Каждый флагман — **отдельный модуль** `phys9_flag_FN_name.js` в `frontend/js/flagships/`. Подключается **только в нужном параграфе** через ленивую загрузку (динамический `