Главная
Библиотека
Физика
В трехмерной кубической МД-ячейке с длиной ребра L = 30 нм находится N = 6 заряженных частиц типа He+. Провести моделирова...

В трехмерной кубической МД-ячейке с длиной ребра L = 30 нм находится N = 6 заряженных частиц типа He+. Провести моделирование взаимодействия N тел методом молекулярной динамики на языке Python. Рассчитать траектории частиц, зависимости полной

«В трехмерной кубической МД-ячейке с длиной ребра L = 30 нм находится N = 6 заряженных частиц типа He+. Провести моделирование взаимодействия N тел методом молекулярной динамики на языке Python. Рассчитать траектории частиц, зависимости полной»

8 октября 2025
Физика

Условие:

Условие задачи
В трехмерной кубической МД-ячейке с длиной ребра L находится N заряженных
частиц. Провести моделирование взаимодействия N тел с помощью метода молеку-
лярной динамики на языке Python. Рассчитать траектории частиц, зависимости полной кинетической Wk и потенциальной энергий Wp от времени. Максимальное время моделирования выбрать самостоятельно.

Начальное распределение координат частиц (x, y, z) = равномерное в интервале [−L/10, L/10]
Начальное распределение скоростей частиц − vi = проекции скоростей равны нулю
Граничные условия = МД-ячейка находится в центре области со сферически-симметричном электростатическим полем U(r) = (r^2)*E0*10^(−4)/L^(2)
тип частиц = He+
E0, кэВ = 2
потенциал взаимодействия = ZBL
количество частиц N = 6
длина ребра L, нм = 30
схема интегрирования = с перешагиванием (leapfrog)

Решение:

Для решения задачи моделирования взаимодействия заряженных частиц в трехмерной кубической ячейке с использованием метода молекулярной динамики, мы можем использовать язык Python. Ниже приведен пример кода, который реализует описанные условия задачи. ### Импорт необходимых библиотек ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt ``` ### Определение параметров системы ```python # Параметры системы L = 30e-9 # длина ребра в метрах N = 6 # количество частиц E0 = 2 * 1.6e-19 # энергия в Дж (2 кэВ) dt = 1e-15 # шаг по времени в секундах max_time = 1e-12 # максимальное время моде...