Kurzhandbuch zu ORBITER 0.7.5

25.03.2001

 

 

  1. Einleitung
  2. Copyright
  3. Interface
  4. Menü
  5. Tastaturbefehle
  6. Logdatei

 

 

  1. Einleitung

ORBITER ist ein Mehrkörpersimulationsprogramm. Es berechnet die Bewegung von punktförmigen Massen in der Ebene und im Raum. Die Ergebnisse werden graphisch dargestellt. ORBITER wurde im Rahmen einer Jugend forscht-Arbeit entwickelt. Es besteht aus den zwei Hauptkomponenten ORBITER 2D und ORBITER 3D.

An verschiedenen Stellen des Programms gibt es die Möglichkeit Daten einzugeben. Das kann in dezimaler Schreibweise (0.002) oder in exponentieller Schreibweise (2.00000000000000000E-0003) erfolgen.

Bei Fragen, Anregungen oder sonst irgend etwas: orbiter@physiksammlung.de

 

  1. Copyright

ORBITER Version 0.7.5 Copyright (C) 2000/2001 by Michael Müller

(zu beziehen bei http://www.physiksammlung.de bzw. http://www.physiksammlung.de/orbiter/)

ORBITER untersteht der GNU General Public License (siehe gpl.txt).

 

ORBITER benutzt die GraphiX-Bibliothek (Copyright (c) 1999-2000 Michael Knapp; contact: mknapp@gmx.at; zu beziehen bei http://programmierer.freepage.de/graphix/)

 

  1. Interface

ORBITER besitzt ein ausblendbares Interface, von dem man viele wichtige Daten ablesen kann. Dieses Interface besitzt bei ORBITER 2D 17 Elemente und bei ORBITER 3D 20 Elemente. Diese werden nun Zeile für Zeile, von links nach rechts erläutert.

 

3.1.  ORBITER 2D

Zeile 1:     

-   berechnete Zeit des simulierten Mehrkörper-Systems (in Sekunden)

-   aktueller Zeitschritt Dt (in Sekunden)

-   bisherige Rechenzyklen

-   Name des aktuellen Objekts

-   Masse des aktuellen Objekts (in kg)

    

Zeile 2:                                                                          

-   x-Koordinate des zentrierten Punkts (in m)

-   y-Koordinate des zentrierten Punkts (in m)

-   Radius des aktuellen Objekts (ist immer 0, da die bisherige Version von ORBITER 

   nur mit punktförmigen Massen rechnet)

-   x-Koordinate des aktuellen Objekts (in m)

-   y-Koordinate des aktuellen Objekts (in m)

 

Zeile 3:

-   aktuelles dw(act) (in Prozent); dieser Wert gibt die Abweichung einer Größe namens

  „aktive Energie“ an; näheres hierzu finden Sie in der Jugend forscht-Arbeit

-   aktuelles dw; dieser Wert gibt die prozentuale Abweichung der  Gesamtenergie des

   Systems an

-   Uhrzeit

-   x-Komponente der Geschwindigkeit des aktuellen Objekts (in m/s)

-   y-Komponente der Geschwindigkeit des aktuellen Objekts (in m/s)

    

Zeile 4:

-   Ausgabefenster

-   Eingabefenster

 

3.2.  ORBITER 3D

Zeile 1:

-   berechnete Zeit des simulierten Mehrkörper-Systems (in Sekunden)

-   aktueller Zeitschritt Dt (in Sekunden)

-   bisherige Rechenzyklen

-   Name des aktuellen Objekts

-   Masse des aktuellen Objekts (in kg)

-   Radius des aktuellen Objekts (ist immer 0, da die bisherige Version von ORBITER 

   nur mit punktförmigen Massen rechnet)

 

Zeile 2:

-   x-Koordinate des zentrierten Punkts (in m)

-   y-Koordinate des zentrierten Punkts (in m)

-   z-Koordinate des zentrierten Punkts (in m)

-   x-Koordinate des aktuellen Objekts (in m)

-   y-Koordinate des aktuellen Objekts (in m)

-   z-Koordinate des aktuellen Objekts (in m)

 

Zeile 3:

-   aktuelles dw(act) (in Prozent); dieser Wert gibt die Abweichung einer Größe namens

  „aktive Energie“ an; näheres hierzu finden Sie in der Jugend forscht-Arbeit

-   aktuelles dw; dieser Wert gibt die prozentuale Abweichung der Gesamtenergie des

   Systems an

-   Uhrzeit                                                                                                

-   x-Komponente der Geschwindigkeit des aktuellen Objekts  (in m/s)

-   y-Komponente der Geschwindigkeit des aktuellen Objekts  (in m/s)

-   z-Komponente der Geschwindigkeit des aktuellen Objekts  (in m/s)

 

Zeile 4:

-   Ausgabefenster

-   Eingabefenster

 

  1. Menü

ORBITER besitzt ein Menü-System mit dem es möglich ist eine Reihe von Optionen einzustellen.

 

4.1.  ORBITER 2D

 

4.1.1.     Hauptmenü

’Simulation starten’ / ’Simulation neustarten’ – starten/neustarten der Simulation

’Simulation fortsetzen’ – eine bereits gestartete Simulation fortsetzen

’Einstellungen’ – siehe 4.1.2.

’ini laden’ – laden einer .ini Datei mit speziellen Optionseinstellungen

’ini speichern’ – speichern der aktuellen Optionen in einer .ini Datei

’Scenario Optionen’ – siehe 4.1.3.

’Scenario laden’ – laden einer .scn Datei mit einem speziellen Scenario; eventuell

                               auch laden einer .cch Datei mit gespeicherten Punkten

’Scenario speichern’ – speichern des aktuellen Scenarios in einer .scn Datei;

                                     eventuell auch speichern der berechneten Punkte aus dem

                                     Screencache in einer .cch Datei

’Extras’ – siehe 4.1.4.

’Hilfe’ – siehe 4.1.5.

’Beenden’ – beenden des Progamms

 

4.1.2.     Einstellungen

’Grafik’ – siehe 4.1.6.

’Rechen-Optionen’ – siehe 4.1.7.

’Energie-Optionen’ – siehe 4.1.8.

’LOG-Datei’ – siehe 4.1.9.

’Sonstiges’ – siehe 4.1.10.

’zurück’ – zurück zum Hauptmenü

 

4.1.3.     Scenario Optionen

’neues Scenario’ – erstellen eines neuen Scenarios mit Hilfe einer Eingabemaske;

Eingabemaske:

’Name’ – Name des Objekts

’x[m]’ – x-Koordinate in Metern

’y[m]’ – y-Koordinate in Metern

’v_x[m/s]’ – x-Komponente der Geschwindigkeit in Meter pro

                     Sekunde

’v_y[m/s]’ – y-Komponente der Geschwindigkeit in Meter pro

                     Sekunde

’Masse[kg]’ – Masse in Kilogramm

’color’ – Farbe des Objekts als Wert zwischen o und 255

’Scenario bearbeiten’ – verändern der Objektdaten

’zurück’ – zurück zum Hauptmenü

 

4.1.4.     Extras

’Colortable’ – anzeigen einer Farbtabelle mit den Farben von 0 bis 255

’zurück’ – zurück zum Hauptmenü

 

4.1.5.     Hilfe

’Info’ – Informationen über das Programm

’zurück’ – zurück zum Hauptmenü

 

4.1.6.     Grafik

’Auflösung’ – Einstellen der Bildschirmauflösung der Simulation (von 800x600

                        bis 1600x1200)

’bgcolor’ – Einstellen der Hintergrundfarbe der Simulation als Wert zwischen o

                   und 255

’Panel ist an’ / ’Panel ist aus’ – das Interface ein-/ausschalten

’All Pixel ist an’ / ’All Pixel ist aus’ – jeden berechneten Pixel anzeigen / ’Pixel

                                                              pro Sekunde’ beachten

’Pixel pro Sekunde’ – Anzahl der Pixel, die pro (Scenario – interne) Sekunde

                                    angezeigt werden

’Show-Zyklus’ – ein hoher Wert soll bei sehr schnellen Computern ein Flimmern

                            des Interface vermindern

’zurück’ – zurück zu den Einstellungen

 

4.1.7.     Rechen-Optionen

’dt=const’ / ’dt proportional zu r’ / ’dt proportional zu r2’ / ’dt proportional zu (1/a)’ – Zeitschritt dt ist konstant / ist proportional zum kleinsten Abstand zweier Körper / ist proportional zum Quadrat des kleinsten Abstand zweier Körper / ist antiproportional zur größten im System auftretenden Beschleunigung

 

’Spezialeingabe ist an’ / ’Spezialeingabe ist aus’ – Benutzung des jeweiligen

                                                                                  Proportionalitätsfaktors /

                                                                                  Benutzung von dt in Sekunden

’dt[s]’ / ’TproR[s/m]’ / ’TproR2[s/m2]’ / ’TmultiA[m/s]’ – Eingabe von dt in

                                                                                              Sekunden bzw. Eingabe

                                                                                              des jeweiligen

                                                                                              Proportionalitätsfaktors

’zurück’ – zurück zu den Einstellungen

 

4.1.8.     Energie-Check

’W-Check ist an’ / ’W-Check ist aus’ – die Überprüfung der Energieabweichung

                                                                wird benutzt / wird nicht benutzt

’W-Grenze(%)’ – Angabe der Abweichung bei der die Simulation stoppt

’W(act)-Check ist an’ / ’W(act)-Check ist aus’ – die Überprüfung der Abweichung

                                                                              der ’aktiven Energie’ wird benutzt

                                                                              / wird nicht benutzt

’W(act)-Grenze(%)’ – Angabe der Abweichung bei der die Simulation stoppt

’zurück’ – zurück zu den Einstellungen

 

4.1.9.     LOG-Datei

’LOG an’ / ’LOG aus’ – Logdatei wird benutzt / wird nicht benutzt

’LOG all ist an’ / ’LOG all ist aus’ - jeden berechneten Datensatz speichern /

                                                          ’LOGs pro Sekunde’ beachten

’LOGs pro Sekunde’ - Anzahl der Datensätze, die pro (Scenario – interne)

                                     Sekunde gespeichert werden

’LOG-Style: complete’ / ’LOG-Style: easy’ – Datensätze werden mit maximaler

                                                                          Genauigkeit gespeichert /

                                                                          Datensätze werden mit geringerer

                                                                          Genauigkeit gespeichert

’LOG-Datei-Name’ – Name der Logdatei

’zurück’ – zurück zu den Einstellungen

 

4.1.10.  Sonstiges

’movestep[m]’ – Größe eines Bewegungsschritts in Metern

’turnstep[rad]’ – Größe einer Drehung im Bogenmaß

’zoom’ – Zoomfaktor

’zurück’ – zurück zu den Einstellungen

 

4.2.  ORBITER 3D

 

4.2.1. Hauptmenü

’Simulation starten’ / ’Simulation neustarten’ – starten/neustarten der Simulation

’Simulation fortsetzen’ – eine bereits gestartete Simulation fortsetzen

’Einstellungen’ – siehe 4.2.2.

’in3 laden’ – laden einer .in3 Datei mit speziellen Optionseinstellungen

’in3 speichern’ – speichern der aktuellen Optionen in einer .in3 Datei

’Scenario Optionen’ – siehe 4.2.3.

’Scenario laden’ – laden einer .sc3 Datei mit einem speziellen Scenario; eventuell

                              auch laden einer .cc3 Datei mit gespeicherten Punkten

’Scenario speichern’ – speichern des aktuellen Scenarios in einer .sc3 Datei;

                                     eventuell auch speichern der berechneten Punkte aus dem

                                     Screencache in einer .cc3 Datei

’Extras’ – siehe 4.2.4.

’Hilfe’ – siehe 4.2.5.

’Beenden’ – beenden des Progamms

 

 

4.2.2.     Einstellungen

’Grafik’ – siehe 4.2.6.

’Rechen-Optionen’ – siehe 4.2.7.

’Energie-Optionen’ – siehe 4.2.8.

’LOG-Datei’ – siehe 4.2.9.

’Sonstiges’ – siehe 4.2.10.

’zurück’ – zurück zum Hauptmenü

 

4.2.3.     Scenario Optionen

’neues Scenario’ – erstellen eines neuen Scenarios mit Hilfe einer Eingabemaske;

Eingabemaske:

’Name’ – Name des Objekts

’x[m]’ – x-Koordinate in Metern

’y[m]’ – y-Koordinate in Metern

’z[m]’ – z-Koordinate in Metern

’v_x[m/s]’ – x-Komponente der Geschwindigkeit in Meter pro

                     Sekunde

’v_y[m/s]’ – y-Komponente der Geschwindigkeit in Meter pro

                     Sekunde

’v_z[m/s]’ – z-Komponente der Geschwindigkeit in Meter pro

                     Sekunde

’Masse[kg]’ – Masse in Kilogramm

’color’ – Farbe des Objekts als Wert zwischen o und 255

’Scenario bearbeiten’ – verändern der Objektdaten

’zurück’ – zurück zum Hauptmenü

 

4.2.4.     Extras

’Colortable’ – anzeigen einer Farbtabelle mit den Farben von 0 bis 255

’zurück’ – zurück zum Hauptmenü

 

4.2.5.     Hilfe

’Info’ – Informationen über das Programm

’zurück’ – zurück zum Hauptmenü

 

4.2.6.     Grafik

’Auflösung’ – Einstellen der Bildschirmauflösung der Simulation (von 800x600

                        bis 1600x1200)

’bgcolor’ – Einstellen der Hintergrundfarbe der Simulation als Wert zwischen o

                   und 255

’Panel ist an’ / ’Panel ist aus’ – das Interface ein-/ausschalten

’All Pixel ist an’ / ’All Pixel ist aus’ – jeden berechneten Pixel anzeigen / ’Pixel

                                                              pro Sekunde’ beachten

’Pixel pro Sekunde’ – Anzahl der Pixel, die pro (Scenario – interne) Sekunde

                                    angezeigt werden

’Show-Zyklus’ – ein hoher Wert soll bei sehr schnellen Computern ein Flimmern

                            des Interface vermindern

’zurück’ – zurück zu den Einstellungen

 

4.2.7.     Rechen-Optionen

’dt=const’ / ’dt proportional zu r’ / ’dt proportional zu r2’ / ’dt proportional zu (1/a)’ – Zeitschritt dt ist konstant / ist proportional zum kleinsten Abstand zweier Körper / ist proportional zum Quadrat des kleinsten Abstand zweier Körper / ist antiproportional zur größten im System auftretenden Beschleunigung

 

’Spezialeingabe ist an’ / ’Spezialeingabe ist aus’ – Benutzung des jeweiligen

                                                                                  Proportionalitätsfaktors /

                                                                                  Benutzung von dt in Sekunden

’dt[s]’ / ’TproR[s/m]’ / ’TproR2[s/m2]’ / ’TmultiA[m/s]’ – Eingabe von dt in

                                                                                              Sekunden bzw. Eingabe

                                                                                              des jeweiligen

                                                                                              Proportionalitätsfaktors

’zurück’ – zurück zu den Einstellungen

 

4.2.8.     Energie-Check

’W-Check ist an’ / ’W-Check ist aus’ – die Überprüfung der Energieabweichung

                                                                wird benutzt / wird nicht benutzt

’W-Grenze(%)’ – Angabe der Abweichung bei der die Simulation stoppt

’W(act)-Check ist an’ / ’W(act)-Check ist aus’ – die Überprüfung der Abweichung

                                                                              der ’aktiven Energie’ wird benutzt

                                                                              / wird nicht benutzt

’W(act)-Grenze(%)’ – Angabe der Abweichung bei der die Simulation stoppt

’zurück’ – zurück zu den Einstellungen

 

4.2.9.     LOG-Datei

’LOG an’ / ’LOG aus’ – Logdatei wird benutzt / wird nicht benutzt

’LOG all ist an’ / ’LOG all ist aus’ - jeden berechneten Datensatz speichern /

                                                          ’LOGs pro Sekunde’ beachten

’LOGs pro Sekunde’ - Anzahl der Datensätze, die pro (Scenario – interne)

                                     Sekunde gespeichert werden

’LOG-Style: complete’ / ’LOG-Style: easy’ – Datensätze werden mit maximaler

                                                                          Genauigkeit gespeichert /

                                                                          Datensätze werden mit geringerer

                                                                          Genauigkeit gespeichert

’LOG-Datei-Name’ – Name der Logdatei

’zurück’ – zurück zu den Einstellungen

 

4.2.10.  Sonstiges

’movestep[m]’ – Größe eines Bewegungsschritts in Metern

’turnstep[rad]’ – Größe einer Drehung im Bogenmaß

’angle[rad]’ – Öffnungswinkel der virtuellen Kamera (im Bogenmaß)

’zurück’ – zurück zu den Einstellungen

 

5. Tastaturbefehle

Während der Simulation eines Systems gibt es eine Reihe möglicher Tastaturbefehle. Diese sind im folgenden aufgelistet.

 

5.2. ORBITER 2D

'Esc' - Menü

'c' - clear screen

's' - start/stop

'r' - restart

'o' - Objekt zentrieren [z.B.: '1' für Objekt1]

'v' - Informationen über Objekt [z.B.: '1' für Objekt1]

'p' - Informationsleiste an/aus

'b' - Bildschirminhalt in bmp-Datei speichern

'-' - verkleinern

'+' - vergrößern

'z' - Zoom

'l' - 'orbiter.log' an/aus

't' - 'time-check' an/aus; 'time-check'-Zeit (gibt an bei welcher Zeit die Simulation

      stoppt)

'e' - energy-options (gibt an bei welchen Abweichungen das Programm stoppt)

'a' - Drehwinkel verändern

'm' - Bewegungsschrittweite verändern

'8' - hoch

'2' - runter

'4' - links

'6' - rechts

'1' - linksrum drehen

'3' - rechtsrum drehen

'POS1' - ursprüngliche Position

'END' - Drehungen rückgängig machen

 

5.3. ORBITER 3D

'Esc' - Menü

'c' - clear screen

's' - start/stop

'r' - restart

'o' - Objekt zentrieren [z.B.: '1' für Objekt1]

'v' - Informationen über Objekt [z.B.: '1' für Objekt1]

'p' - Informationsleiste an/aus

'b' - Bildschirminhalt in bmp-Datei speichern

'-' - verkleinern

'+' - vergrößern

'z' - Zoom / Blickwinkel verändern

'l' - 'orbiter.log' an/aus

't' - 'time-check' an/aus; 'time-check'-Zeit (gibt an bei welcher Zeit die Simulation

      stoppt)

'e' - energy-options (gibt an bei welchen Abweichungen das Programm stoppt)

'a' - Drehwinkel verändern

'm' - Bewegungsschrittweite verändern

'Pfeiltaste vor' - vor

'Pfeiltaste zurück' - zurück

'Pfeiltaste links' - links

'Pfeiltaste rechts' - rechts

'Bild hoch' - hoch

'Bild runter' - runter

'8' - nach unten neigen (um z-Achse)

'2' - nach oben neigen (um z-Achse)

'4' - nach links drehen (um y-Achse)

'6' - nach rechts drehen (um y-Achse)

'1' - linksrum drehen (um z-Achse)

'3' - rechtsrum drehen (um z-Achse)

'POS1' - ursprüngliche Position

'END' - Drehungen rückgängig machen

 

6.     Logdatei

ORBITER besitzt die Möglichkeit eine Logdatei zu erstellen mit der die Simulation protokolliert werden kann. Im folgenden wird nun kurz auf den Aufbau dieser Datei eingegangen.

 

6.1. ORBITER 2D

 

6.1.1. Header

Die Logdatei besitzt einen Header in dem einige simulationsspezifische Daten gespeichert werden. Sein Anfang wird durch <header> und sein Ende durch </header> gekennzeichnet.

Der erste Eintrag innerhalb des Headers besteht aus dem Datum und der Uhrzeit des Programmstarts. Darauf folgen Datenpakete von je drei Zeilen. Sie geben den Namen eines Objekts, seine Masse (in kg)und seinen Radius (in m) an (wobei dieser jedoch bei der bisherigen Version von ORBITER stets 0 ist).

 

6.1.2. Datensätze

Der Hauptteil der Logdatei besteht aus einer Reihe von einzeiligen, 7 elementigen Datensätzen, wobei die einzelnen Elemente durch drei aufeinanderfolgende Unterstriche getrennt sind:

Element 1: Nummer des Rechenzyklus

Element 2: simulationsinterne Zeit

Element 3: Name des Objekts

Element 4: x-Koordinate des Objekts

Element 5: y-Koordinate des Objekts

Element 6: x-Komponente der Geschwindigkeit des Objekts

Element 7: y-Komponente der Geschwindigkeit des Objekts

 

6.2. ORBITER 3D

 

6.2.1. Header

Die Logdatei besitzt einen Header in dem einige simulationsspezifische Daten gespeichert werden. Sein Anfang wird durch <header> und sein Ende durch </header> gekennzeichnet.

Der erste Eintrag innerhalb des Headers besteht aus dem Datum und der Uhrzeit des Programmstarts. Darauf folgen Datenpakete von je drei Zeilen. Sie geben den Namen eines Objekts, seine Masse (in kg)und seinen Radius (in m) an (wobei dieser jedoch bei der bisherigen Version von ORBITER stets 0 ist).

 

6.2.2. Datensätze

Der Hauptteil der Logdatei besteht aus einer Reihe von einzeiligen, 9 elementigen Datensätzen, wobei die einzelnen Elemente durch drei aufeinanderfolgende Unterstriche getrennt sind:

Element 1: Nummer des Rechenzyklus

Element 2: simulationsinterne Zeit

Element 3: Name des Objekts

Element 4: x-Koordinate des Objekts

Element 5: y-Koordinate des Objekts

Element 6: z-Koordinate des Objekts

Element 7: x-Komponente der Geschwindigkeit des Objekts

Element 8: y-Komponente der Geschwindigkeit des Objekts

Element 9: z-Komponente der Geschwindigkeit des Objekts