O autorach (17)
O recenzencie technicznym książki (17)
O twórcy grafiki na okładce książki (18)
Podziękowania (18)
Przedmowa (19)
Część I. Podstawy (23)
Rozdział 1. Wprowadzenie do oprogramowywania zjawisk fizycznych (25)

Po co modeluje się zjawiska fizyczne? (25)
Uzyskanie realistycznie wyglądających efektów (26)
Tworzenie realistycznie wyglądających gier (26)
Tworzenie symulacji i modeli (26)
Tworzenie dzieł sztuki (27)
Czy nie wystarczy użyć biblioteki fizycznej? (27)
Czym jest fizyka? (28)
Wszystko wokół nas podlega prawom fizyki (29)
Prawa i zasady fizyki można zapisać za pomocą równań matematycznych (29)
Opisywanie ruchu ciała (29)
Oprogramowywanie zjawisk fizycznych (30)
Na czym polega różnica między animacją a symulacją? (30)
Prawa fizyki są proste (31)
Dlatego można w prosty sposób zapisać je w postaci kodu! (31)
Cztery kroki oprogramowywania fizyki (31)
Prosty przykład (32)
Odbijająca się piłka - opis fizyczny (32)
Opisanie kodem ruchu piłki w dwóch wymiarach (33)
Podsumowanie (35)

Rozdział 2. Programowanie w języku ActionScript 3.0 - wybrane zagadnienia (37)

Klasy w języku ActionScript 3.0 (38)
Klasy i obiekty (39)
Budowa klasy w AS3.0 (39)
Funkcje, metody i konstruktory (40)
Właściwości (40)
Statyczne metody i statyczne właściwości (41)
Dziedziczenie (41)
Podstawy programowania w języku skryptowym ActionScript 3.0 (42)
Zmienne i stałe (42)
Typy danych (43)
Operatory (46)
Klasa Math (47)
Logika (48)
Pętle (49)
Zdarzenia w języku ActionScript 3.0 (51)
Procedury wykrywające wystąpienie zdarzenia i obsługujące zdarzenie (51)
Zdarzenia w działaniach użytkownika (52)
Przeciągnij i upuść (52)
Układ współrzędnych we Flashu (53)
Współrzędne w dwóch wymiarach (53)
Układ trójwymiarowy we Flashu (54)
Graficzny interfejs programowania Flasha (56)
Rysowanie prostych i krzywych (56)
Wypełnienia i gradienty (57)
Przykład - piłka wewnątrz pudełka (58)
Tworzenie animacji za pomocą kodu (60)
Wbudowane odliczanie klatek w roli zegara (60)
Praca z klasą Timer (61)
Wyznaczanie upływu czasu za pomocą funkcji getTimer() (62)
Przygotowywanie danych do wykonania animacji (64)
Wykrywanie zderzeń (65)
Praca z metodą hitTestObject() (65)
Praca z metodą hitTestPoint() (65)
Wykrywanie zderzeń na podstawie wyznaczania odległości (65)
Złożone algorytmy wykrywania zderzeń (67)
Podsumowanie (67)

Rozdział 3. Nieco podstaw z matematyki (69)

Układ współrzędnych i proste wykresy (70)
Narzędzie rysujące - klasa Graph (70)
Tworzenie wykresów funkcji za pomocą klasy Graph (71)
Proste (73)
Wykresy wielomianów (73)
Wzrost i zanik - funkcje wykładnicze i logarytmiczne (74)
Wprawianie obiektu w ruch wzdłuż krzywej (76)
Odległość pomiędzy dwoma punktami (82)
Podstawy trygonometrii (83)
Stopnie i radiany (84)
Funkcja sinus (84)
Funkcja cosinus (85)
Funkcja tangens (87)
Funkcje cyklometryczne (88)
Funkcje trygonometryczne w animacjach (89)
Wektory i podstawy algebry wektorowej (93)
Czym są wektory? (93)
Wektory i skalary (94)
Sumowanie wektorów (94)
Rozkładanie wektorów na składowe (96)
Mnożenie wektorów - iloczyn skalarny (98)
Mnożenie wektorów - iloczyn wektorowy (99)
Algebra wektorów w klasie Vector2D (100)
Podstawy rachunku różniczkowo-całkowego (102)
Kąt nachylenia, czyli gradient (102)
Tempo zmian - pochodna (104)
Sumowanie - całki (108)
Podsumowanie (110)

Rozdział 4. Podstawy fizyki (111)

Podstawowe pojęcia z dziedziny fizyki i stosowane zapisy (112)
Wielkości fizyczne i ich jednostki (112)
Notacja naukowa (112)
Cząstki i pozostałe obiekty fizyczne (113)
Czym jest cząstka? (114)
Właściwości cząstek (114)
Tworzenie klasy Particle (115)
Przesuwanie cząstek - klasa Mover (118)
Rozwijanie klasy Particle (120)
Opisywanie ruchu - kinematyka (124)
Idee - przemieszczenie, prędkość, szybkość i przyśpieszenie (124)
Dodawanie wielkości wektorowych (127)
Ilustrowanie ruchu na wykresach (128)
Równania ruchu jednostajnie przyśpieszonego (128)
Przykład zastosowania równań ruchu - lot pocisku (130)
Inne pojęcia związane z ruchem - bezwładność, masa i pęd (133)
Przewidywanie ruchu ciała - siły i dynamika (134)
Siła - przyczyna ruchu (134)
Zależność łącząca siłę, masę i przyśpieszenie (135)
Rodzaje sił (135)
Rozkładanie sił - składanie wektorów i siła wypadkowa (136)
Siły w stanie równowagi (138)
Przykład - spadające ciało (139)
Energia (142)
Pojęcie pracy w fizyce (143)
Zdolność do wykonania pracy - energia (144)
Przekazywanie, przekształcanie i zachowanie energii (144)
Energia potencjalna i energia kinetyczna (145)
Moc (146)
Przykład - prosta symulacja "samochodu" (147)
Podsumowanie (150)

Część II. Cząstki, siły i ruch (151)
Rozdział 5. Zasady rządzące ruchem (153)

Zasady dynamiki Newtona (154)
Pierwsza zasada dynamiki Newtona (N1) (154)
Druga zasada dynamiki Newtona (N2) (155)
Trzecia zasada dynamiki Newtona (N3) (157)
Stosowanie zasad dynamiki Newtona (158)
Ogólna metoda pracy z równaniem F = m.a (158)
Klasa Forcer (158)
Klasa Forces (159)
Prosty przykład - lot pocisku w powietrzu (160)
Bardziej złożony przykład - pływająca piłka (162)
Różniczkowa postać drugiej zasady dynamiki Newtona (164)
Co kryje się za wzorem F = m.a? (165)
Przykład - ponownie spadające ciało (166)
Zasada zachowania energii (167)
Zasada zachowania energii mechanicznej (168)
Przykład - zmiany energii w czasie lotu pocisku (168)
Zasada zachowania pędu (171)
Przykład - zderzenie dwóch cząstek w jednym wymiarze (173)
Zasady obowiązujące w ruchu obrotowym (175)
Podsumowanie (175)

Rozdział 6. Grawitacja, orbity i statki kosmiczne (177)

Grawitacja (177)
Grawitacja, ciężar i masa (178)
Prawo powszechnego ciążenia (178)
Przygotowanie funkcji gravity (179)
Orbity (181)
Klasa Orbiter (181)
Prędkość ucieczki (185)
Ruch dwóch ciał (186)
Grawitacja przy powierzchni Ziemi (189)
Przyśpieszenie grawitacyjne w pobliżu powierzchni Ziemi (189)
Zależność przyśpieszenia ziemskiego od wysokości (190)
Przyśpieszenie grawitacyjne na innych ciałach niebieskich (191)
Rakiety (192)
Prawdziwie odlotowa nauka! (192)
Modelowanie odrzutu (193)
Tworzenie symulacji lotu rakiety (193)
Podsumowanie (199)

Rozdział 7. Siły kontaktowe i dynamika płynów (201)

Siły kontaktowe (202)
Siły normalne (202)
Naprężanie i ściskanie (203)
Tarcie (204)
Przykład - ruch ciała po równi pochyłej (205)
Ciśnienie (211)
Czym jest ciśnienie? (211)
Gęstość (212)
Ciśnienie na określonej głębokości wywierane przez płyn (213)
Ciśnienie statyczne i ciśnienie dynamiczne (213)
Wypór hydrostatyczny (214)
Prawo Archimedesa (215)
Ciężar pozorny (215)
Ciała całkowicie zanurzone (216)
Ciała pływające (216)
Przykład - balon (217)
Siła oporu (219)
Siła oporu przy małych prędkościach (219)
Siła oporu przy dużych prędkościach (220)
Której siły oporu mam używać? (221)
Wprowadzenie ruchu oporu powietrza do symulacji lotu balonu (222)
Przykład - piłka pływająca po powierzchni wody (223)
Prędkość końcowa (227)
Przykład - spadochron (229)
Siła nośna (231)
Współczynnik wznoszenia (232)
Przykład - samolot (233)
Wiatr i turbulencje (235)
Wiatr źródłem siły (235)
Wiatr a opór (235)
Przepływ stabilny i turbulentny (236)
Przykład - ruch baniek przy stałym wietrze (236)
Modelowanie przepływu turbulentnego (238)
Podsumowanie (239)

Rozdział 8. Siła sprężystości - drgania sprężyny (241)

Sprężyny i oscylatory - podstawowe zjawiska (241)
Ruch drgający (242)
Siła sprężystości, tłumienie i wymuszanie (242)
Prawo Hooke'a (243)
Drgania swobodne (244)
Funkcja wyznaczająca siłę sprężystości (244)
Przygotowanie prostego oscylatora (244)
Prosty ruch harmoniczny (246)
Drgania a dokładność obliczeń numerycznych (248)
Drgania tłumione (252)
Siła tłumiąca (252)
Skutek tłumienia drgań (253)
Analityczne rozwiązanie równania ruchu drgającego z tłumieniem (254)
Drgania wymuszone (255)
Siła wymuszająca (255)
Przykład - okresowa siła wymuszająca (256)
Przykład - losowa siła wymuszająca (257)
Grawitacja jako siła wymuszająca - skoki na bungee (257)
Przykład - siła wymuszająca sterowana przez użytkownika (261)
Układy oscylatorów - wiele ciał na sprężynach (263)
Przykład - łańcuch mas połączonych sprężynami (263)
Podsumowanie (267)

Rozdział 9. Siła dośrodkowa. Ruch obrotowy (269)

Kinematyka jednostajnego ruchu po okręgu (269)
Kąt przemieszczenia (270)
Prędkość kątowa (271)
Przyśpieszenie kątowe (271)
Okres, częstotliwość i prędkość kątowa (271)
Zależność między prędkością kątową a liniową (272)
Przykład - toczące się koło (274)
Obracające się cząstki (276)
Przykład - satelita okrążający obracającą się Ziemię (277)
Przyśpieszenie dośrodkowe i siła dośrodkowa (280)
Przyśpieszenie dośrodkowe (280)
Przyśpieszenie dośrodkowe, prędkość i prędkość kątowa (281)
Siła dośrodkowa (282)
Często popełniane błędy (282)
Przykład - kolejna próba opisania ruchu satelity (283)
Przykład - orbity kołowe dla siły grawitacji (284)
Przykład - samochód na zakręcie (287)
Niejednostajny ruch po okręgu (290)
Siła styczna i przyśpieszenie styczne (291)
Przykład - wahadło matematyczne (291)
Podsumowanie (295)

Rozdział 10. Siły dalekozasięgowe (297)

Oddziaływanie między cząstkami a pole siły (298)
Oddziaływanie na odległość (298)
Od oddziaływań międzycząsteczkowych do pól sił (298)
Grawitacja w ujęciu Newtona (299)
Pole grawitacyjne wytwarzane przez ciało (300)
Wiele ciał w polu grawitacyjnym (300)
Pole grawitacyjne układu dwóch mas (302)
Trajektoria pocisku poruszającego się w polu grawitacyjnym (305)
Prosta gra - uniknij czarnej dziury (308)
Siła elektrostatyczna (315)
Ładunek elektryczny (315)
Prawo Coulomba oddziaływań elektrostatycznych (316)
Przyciąganie i odpychanie między naładowanymi cząstkami (317)
Pole elektrostatyczne (319)
Siła elektromagnetyczna (322)
Pole magnetyczne i działające w nim siły (322)
Siła Lorentza (323)
Siły innych rodzajów (325)
Siły centralne (326)
Grawitacja sprężysta? (329)
Grawitacja w polu wielu źródeł generujących różne pola (331)
Podsumowanie (333)

Część III. Układy wielu cząstek i układy wielopokoleniowe (335)
Rozdział 11. Zderzenia (337)

Modelowanie zderzeń (338)
Odbicie od poziomej lub pionowej ściany (338)
Odbicie sprężyste (339)
Rozpraszanie energii na zderzenie (342)
Odbicie od ukośnej ściany (343)
Wykrywanie zderzeń (343)
Przesuwanie cząstki w nowe położenie (345)
Obliczanie nowej prędkości (346)
Korygowanie prędkości przed zderzeniem (347)
Przykład - piłka odbijająca się od nachylonej ściany (349)
Przykład - piłka odbijająca się od wielu ścian (353)
Zderzenia między cząstkami w jednym wymiarze (354)
Przenoszenie cząstek w nowe położenie (355)
Zderzenia sprężyste (357)
Zderzenia niesprężyste (360)
Zderzenia międzycząsteczkowe w dwóch wymiarach (362)
Przykład - zderzenie dwóch cząstek w dwóch wymiarach (363)
Przykład - zderzenia wielu cząstek (366)
Przykład - zderzenia wielu cząstek z odbiciami (366)
Podsumowanie (370)

Rozdział 12. Układy cząstek (371)

Wprowadzenie do modelowania układów cząstek (372)
Uzyskiwanie ciekawych efektów w animacjach z udziałem układów cząstek (373)
Prosty przykład - rozbryzg wody (373)
Przygotowanie emitera cząstek (376)
Efekt dymu (378)
Efekt ognia (382)
Fajerwerki (383)
Układy cząstek i siły zasięgowe (389)
Ścieżka cząstek w polu siły (389)
Tunele czasoprzestrzenne (392)
Układy cząstek oddziałujących ze sobą (394)
Układ wielu oddziałujących grawitacyjnie cząstek (395)
Prosta symulacja ruchu gwiazd w galaktyce (399)
Podsumowanie (403)

Rozdział 13. Ciała złożone (405)

Bryła sztywna (406)
Podstawy opisu ruchu bryły sztywnej (406)
Modelowanie bryły sztywnej (411)
Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej (414)
Symulacje uwzględniające dynamikę bryły sztywnej (418)
Przykład - prosta symulacja turbiny wiatrowej (421)
Przykład - toczenie na równi pochyłej (424)
Zderzenia i odbicia ciał sztywnych (430)
Przykład - symulacja odbić bryły sztywnej (434)
Przykład - zderzenie bloków (437)
Ciała odkształcalne (439)
Układy sprężyn (439)
Symulacja liny (440)
Symulacja tkaniny (445)
Podsumowanie (447)

Część IV. Tworzenie bardziej złożonych symulacji (449)
Rozdział 14. Metody całkowania numerycznego (451)

Ogólne zasady całkowania numerycznego (452)
Określenie problemu (452)
Charakterystyka metod całkowania numerycznego (454)
Rodzaje metod całkowania (456)
Przygotowanie klasy Forcer do wykonywania obliczeń różnymi metodami (456)
Całkowanie metodą Eulera (457)
Całkowanie jawną metodą Eulera (458)
Całkowanie niejawną metodą Eulera (458)
Całkowanie półjawną metodą Eulera (459)
Porównanie jawnej i półjawnej metody Eulera (459)
Wady i zalety metod Eulera (460)
Całkowanie metodą Rungego-Kutty (461)
Metoda Rungego-Kutty drugiego rzędu (RK2) (461)
Metoda Rungego-Kutty czwartego rzędu (RK4) (462)
Stabilność i dokładność metod RK2 i RK4 w porównaniu z metodą Eulera (463)
Całkowanie metodą Verleta (465)
Całkowanie położeniową metodą Verleta (465)
Całkowanie prędkościową metodą Verleta (467)
Sprawdzenie stabilności i dokładności metod Verleta (467)
Podsumowanie (468)

Rozdział 15. Pozostałe kwestie techniczne (469)

Fizyka w trzech wymiarach (470)
Różnica między fizyką w dwóch i w trzech wymiarach (470)
Matematyka w trzech wymiarach (470)
Przygotowanie klas opisujących trójwymiarowe ciała i ich ruch (476)
Przygotowanie modeli trójwymiarowych (478)
Przykład - obracający się sześcian (480)
Dołączanie bibliotek 3D (483)
Nieco na temat Stage3D (483)
Przygotowywanie modeli w skali (483)
Uzyskiwanie realistycznych efektów (484)
Prosty przykład (484)
Dobieranie jednostek (484)
Współczynniki skalowania i wartości parametrów (485)
Skalowanie równań (486)
Przygotowywanie dokładnych symulacji (487)
Prowadzenie obliczeń na zmiennych typu Number (487)
Staranne dobranie metody całkowania (488)
Dobranie odpowiedniego kroku obliczeń (488)
Staranne dobieranie warunków początkowych (488)
Ostrożność przy określaniu warunków brzegowych (488)
Podsumowanie (489)

Rozdział 16. Projekty symulacji (491)

Projekt łodzi podwodnej (491)
Krótki opis teoretyczny (492)
Przygotowanie sceny (492)
Kod animacji (492)
Kod napędzający łódź (494)
Sterowanie i efekty wizualne (495)
Pełny kod klasy SubmarineMover (496)
Dalszy rozwój symulacji (498)
Symulator lotów (499)
Fizyka lotu a sterowanie samolotem (499)
Jak będzie wyglądać symulacja? (503)
Przygotowanie sceny (504)
Fizyka symulacji (505)
Mechanizm sterowania (509)
Wyświetlanie informacji o locie (509)
Sprawdzenie symulatora (510)
Dalszy rozwój symulacji (511)
Dokładny model Układu Słonecznego (511)
Nad czym będziemy pracować? (511)
Nieco fizyki (512)
Wybranie odpowiedniego algorytmu (512)
Symulacja ruchu jednej planety w warunkach idealnych (514)
Dobranie współczynników skalowania (516)
Dane dotyczące planet i warunków początkowych (518)
Prosty model Układu Słonecznego (518)
Wprowadzenie dokładnych warunków początkowych (523)
Porównanie wyników symulacji z danymi z NASA (524)
Dalszy rozwój symulacji (527)
Podsumowanie (527)

Skorowidz (529)