Learn_System/frontend/js/flagships/phys9_flag_F4_orbit.js

// F4. Орбитальный конструктор (§17-18) — запусти спутник, увидь орбиту.
(function(){
'use strict';
const B = () => window.PHYS9_FLAG_BASE;
const C = () => window.PHYS9_COLORS || {};

function init(secId){
  if (!B()) return false;
  const body = ''
    + '<div class="flag-sliders">'
      + '<label>Масса центра (M, у.е.): <b id="F4-Mv">10000</b><input type="range" id="F4-M" min="1000" max="30000" step="500" value="10000"></label>'
      + '<label>Скорость запуска $v_0$ (px/с): <b id="F4-v0v">120</b><input type="range" id="F4-v0" min="20" max="300" step="5" value="120"></label>'
      + '<label>Угол запуска α, &#176;: <b id="F4-anv">90</b><input type="range" id="F4-an" min="0" max="360" step="5" value="90"></label>'
    + '</div>'
    + '<canvas id="F4-cv" class="flag-canvas" width="640" height="480" style="height:480px"></canvas>'
    + '<div class="flag-controls">'
      + '<button class="flag-btn primary" id="F4-go">Запустить</button>'
      + '<button class="flag-btn" id="F4-reset">Сброс</button>'
      + '<button class="flag-btn" id="F4-circle">Круговая орбита</button>'
    + '</div>'
    + '<div class="flag-stats">'
      + '<div class="flag-stat"><span class="lbl">Тип орбиты</span><span class="val" id="F4-type">—</span></div>'
      + '<div class="flag-stat"><span class="lbl">$T$ (период, если эллипс)</span><span class="val" id="F4-T">—</span></div>'
      + '<div class="flag-stat"><span class="lbl">$|r|$ от центра</span><span class="val" id="F4-r">200 px</span></div>'
      + '<div class="flag-stat"><span class="lbl">$|v|$</span><span class="val" id="F4-v">120 px/с</span></div>'
    + '</div>'
    + '<div class="flag-feedback" id="F4-fb"></div>';

  const card = B().makeCard(secId,
    'F4. Орбитальный конструктор',
    'Запусти спутник с разной начальной скоростью. Слишком мало — упадёт. Точно — круговая. Чуть больше — эллипс. Слишком много — улетит навсегда.',
    body);
  if (!card) return false;

  const cv = document.getElementById('F4-cv');
  const ctx = cv.getContext('2d');
  const W = cv.width, H = cv.height;
  const cx = W/2, cy = H/2;
  const planetR = 30;
  const startR = 200;  /* начальное расстояние от центра */

  let st = {
    x: cx + startR, y: cy,
    vx: 0, vy: -120,
    trail: [],
    running: false,
    crashed: false,
    escaped: false,
    /* для определения периода — фиксируем угол при старте */
    lastAngle: 0,
    revolutions: 0,
    tStart: 0,
    t: 0
  };

  function readSliders(){
    document.getElementById('F4-Mv').textContent = (+document.getElementById('F4-M').value).toFixed(0);
    document.getElementById('F4-v0v').textContent = (+document.getElementById('F4-v0').value).toFixed(0);
    document.getElementById('F4-anv').textContent = (+document.getElementById('F4-an').value).toFixed(0);
  }

  function reset(){
    const v0 = +document.getElementById('F4-v0').value;
    const an = +document.getElementById('F4-an').value;
    st.x = cx + startR; st.y = cy;
    st.vx = v0 * Math.cos(an*Math.PI/180);
    st.vy = -v0 * Math.sin(an*Math.PI/180);
    st.trail = [];
    st.crashed = false; st.escaped = false;
    st.running = false;
    st.t = 0; st.revolutions = 0; st.tStart = 0;
    st.lastAngle = Math.atan2(st.y - cy, st.x - cx);
    document.getElementById('F4-fb').className = 'flag-feedback';
    document.getElementById('F4-go').textContent = 'Запустить';
    draw();
  }

  function setCircular(){
    /* для круговой v = sqrt(G*M/r) — у нас G=1, M из slider'a */
    const M = +document.getElementById('F4-M').value;
    const vCirc = Math.sqrt(M / startR);
    document.getElementById('F4-v0').value = Math.round(vCirc);
    document.getElementById('F4-an').value = 90;
    readSliders();
    reset();
  }

  function tick(dt){
    if (!st.running || st.crashed || st.escaped) { draw(); return; }
    /* Гравитация: F = G*M*m/r², a = G*M/r² к центру */
    const M = +document.getElementById('F4-M').value;
    /* RK4 was bы лучше но Эйлер с малым шагом норм */
    const N = 8;
    const ddt = dt / N;
    for (let i = 0; i < N; i++){
      const dx = cx - st.x, dy = cy - st.y;
      const r2 = dx*dx + dy*dy;
      const r = Math.sqrt(r2);
      if (r < planetR){ st.crashed = true; break; }
      if (r > 2000){ st.escaped = true; break; }
      const aMag = M / r2;
      const ax = aMag * dx / r, ay = aMag * dy / r;
      st.vx += ax * ddt;
      st.vy += ay * ddt;
      st.x += st.vx * ddt;
      st.y += st.vy * ddt;
      st.t += ddt;
      /* trail */
      if (i === N-1) st.trail.push({ x: st.x, y: st.y });
      if (st.trail.length > 1500) st.trail.shift();
      /* определение периода — переход через ось x */
      const ang = Math.atan2(st.y - cy, st.x - cx);
      if (st.lastAngle > Math.PI*0.9 && ang < -Math.PI*0.9 || st.lastAngle < -Math.PI*0.9 && ang > Math.PI*0.9){
        /* skip — wrap */
      } else if (st.lastAngle < 0 && ang >= 0){
        st.revolutions++;
        if (st.revolutions === 1) st.tStart = st.t;
      }
      st.lastAngle = ang;
    }
    const fb = document.getElementById('F4-fb');
    if (st.crashed){
      st.running = false;
      document.getElementById('F4-go').textContent = 'Запустить';
      fb.className = 'flag-feedback fail show';
      fb.innerHTML = '&#10007; Спутник упал на планету! Нужна бо́льшая начальная скорость.';
    } else if (st.escaped){
      st.running = false;
      document.getElementById('F4-go').textContent = 'Запустить';
      fb.className = 'flag-feedback warn show';
      fb.innerHTML = 'Спутник улетел! Это вторая космическая (~$\\sqrt 2 v_{круг}$). Уменьши скорость.';
    }
    /* статистика */
    const dx = st.x - cx, dy = st.y - cy;
    const r = Math.sqrt(dx*dx + dy*dy);
    const v = Math.sqrt(st.vx*st.vx + st.vy*st.vy);
    document.getElementById('F4-r').textContent = r.toFixed(0) + ' px';
    document.getElementById('F4-v').textContent = v.toFixed(0) + ' px/с';
    /* классификация */
    const Mclassify = +document.getElementById('F4-M').value;
    const vCirc = Math.sqrt(Mclassify / startR);
    const ratio = +document.getElementById('F4-v0').value / vCirc;
    let type;
    if (st.crashed) type = '✗ падение';
    else if (st.escaped) type = '↗ убегание';
    else if (Math.abs(ratio - 1) < 0.05) type = '○ круговая';
    else if (ratio < 0.95) type = '⬭ эллипс (ближе к планете)';
    else if (ratio < 1.41) type = '⬮ эллипс (дальше)';
    else type = '↗ убегание';
    document.getElementById('F4-type').textContent = type;
    if (st.revolutions >= 2 && st.tStart > 0){
      const T = (st.t - st.tStart) / (st.revolutions - 1);
      document.getElementById('F4-T').textContent = T.toFixed(2) + ' с';
    }
    draw();
  }

  function draw(){
    const col = C();
    ctx.fillStyle = col.bg || '#fafafa';
    ctx.fillRect(0, 0, W, H);
    /* звёзды для красоты */
    ctx.fillStyle = col.textMuted || '#94a3b8';
    for (let i = 0; i < 60; i++){
      const sx = (i * 37 + 17) % W;
      const sy = (i * 61 + 23) % H;
      ctx.fillRect(sx, sy, 1, 1);
    }
    /* планета (Земля) */
    ctx.fillStyle = col.forceGravity || '#2563eb';
    ctx.beginPath(); ctx.arc(cx, cy, planetR, 0, Math.PI*2); ctx.fill();
    ctx.strokeStyle = '#fff';
    ctx.lineWidth = 1.5;
    ctx.stroke();
    ctx.fillStyle = '#fff';
    ctx.font = 'bold 12px Inter,sans-serif';
    ctx.textAlign = 'center';
    ctx.fillText('M', cx, cy + 4);
    ctx.textAlign = 'left';
    /* trail */
    if (st.trail.length > 1){
      ctx.strokeStyle = col.velocity || '#0891b2';
      ctx.lineWidth = 1.8;
      ctx.beginPath();
      ctx.moveTo(st.trail[0].x, st.trail[0].y);
      for (let i = 1; i < st.trail.length; i++) ctx.lineTo(st.trail[i].x, st.trail[i].y);
      ctx.stroke();
    }
    /* спутник */
    ctx.fillStyle = st.crashed ? col.fail : (col.acceleration || '#ea580c');
    ctx.beginPath(); ctx.arc(st.x, st.y, 7, 0, Math.PI*2); ctx.fill();
    ctx.strokeStyle = '#fff'; ctx.lineWidth = 1.2; ctx.stroke();
    /* вектор v */
    if (st.running || st.t === 0){
      const v = Math.sqrt(st.vx*st.vx + st.vy*st.vy);
      const k = v > 0 ? 40 / v : 0;
      B().arrow(ctx, st.x, st.y, st.x + st.vx*k, st.y + st.vy*k, col.velocity || '#0891b2', 2);
    }
  }

  document.getElementById('F4-go').addEventListener('click', ()=>{
    if (st.crashed || st.escaped) reset();
    if (!st.running) {
      reset();
      st.running = true;
      document.getElementById('F4-go').textContent = 'Пауза';
    } else {
      st.running = false;
      document.getElementById('F4-go').textContent = 'Запустить';
    }
  });
  document.getElementById('F4-reset').addEventListener('click', reset);
  document.getElementById('F4-circle').addEventListener('click', setCircular);
  ['F4-M','F4-v0','F4-an'].forEach(id => document.getElementById(id).addEventListener('input', ()=>{
    readSliders();
    if (!st.running) reset();
  }));

  readSliders();
  reset();
  B().startLoop('F4', cv, tick);
  return true;
}

if (window.PHYS9_FLAG_BASE) window.PHYS9_FLAG_BASE.register('F4', { init: init, cleanup: function(){} });
else document.addEventListener('DOMContentLoaded', ()=>{
  if (window.PHYS9_FLAG_BASE) window.PHYS9_FLAG_BASE.register('F4', { init: init, cleanup: function(){} });
});

})();