弹球墙 · 原理与代码
重力 + 恢复系数的弹球,球间动量守恒碰撞。
运行逻辑
访问 `/physics/wall-ball` 时,DemoHost 按 registry 的 `mod: 'kit-physics'` 懒加载 `demos/kits/kit-physics.js`,调用 `mount(host, { variant: 'wall-ball' })`。 mount 把 variant 解析为家族 `wall-ball`,`withControls` 生成控件面板(6 个预设 + 参数滑块)。 `createCanvasStage` 创建 `<canvas>`(HiDPI 上限 2×、ResizeObserver 自适应)和右侧信息面板。 家族的 `build(S)` 初始化本 demo 的状态并返回每帧回调。 每个 `requestAnimationFrame`:读取控件值,按速度缩放模拟时钟(dt 上限 50 ms),执行帧回调绘制;返回的读数写入信息面板。 指针按下/拖动/移动时更新交互状态(拖拽手柄、悬停读数);未触碰且开启「自动演示」时指针沿 Lissajous 路径自动移动。 改变参数:颜色/速度/大小等即时生效,需要重建的参数触发重新挂载;离开页面时取消 rAF、移除监听并释放资源。
运行环境
Canvas 2D: 2D 画布绘图; requestAnimationFrame: 与屏幕刷新同步的动画循环; ResizeObserver: 画布随容器尺寸自适应; Pointer Events: 鼠标/触摸/触控笔统一事件; devicePixelRatio: HiDPI 清晰渲染(上限 2×) · react 18.3.1, react-router-dom 6.30.6, vite 5.4.21
引入的组件与依赖
react 18.3.1
引入的组件函数
withControls — 把演示包进统一控制面板(预设按钮、参数滑块、重置),参数变化时热更新或重挂载; paramsFromSpec — 把 spec(颜色/速度/大小/数量/额外参数)转换成控制面板参数定义; createCanvasStage — 共享 Canvas 2D 舞台:画布 + 信息面板、HiDPI、单一 rAF 循环、指针状态、自动演示指针; rng — 可复现的伪随机数生成器(同一种子结果相同); hueOf — 取颜色的色相(0–360°); clamp — 把数值限制在区间内; TAU — 常量 2π; fmt — 数字格式化(固定小数位); F — 公式块 HTML; S.clear — 用背景色清屏(可半透明做拖尾); S.onDown — 指针按下; S.onUp — 指针抬起; S.get — 读取当前控件参数; S.onFrame — 注册每帧回调,返回值进入信息面板读数; ctx.beginPath() — 开始一条新路径; ctx.arc() — 画圆弧/圆(圆心、半径、起止角); ctx.fill() — 填充当前路径; ctx.stroke() — 描边当前路径
本 demo 代码
frontend/src/demos/kits/kit-physics.js: FAM.wall-ball (L222-L261)
代码解释
L224-224: 控件定义(颜色/速度/大小/数量/额外参数):小球颜色、球半径、球数、恢复系数 e、重力 g。 L225-225: 预设按钮:名称 → 参数覆盖值(6 个:少球、多球、大、小、高弹、低弹)。 L226-234: 信息面板内容:实时读数行 rows(v)、公式、说明、参数、步骤。 L235-260: 初始化函数:建立状态并返回每帧回调:用 Canvas 2D 的 `beginPath`, `arc`, `fill` 绘制;数学计算用到 `Math.round`, `Math.abs`, `Math.max`, `Math.sqrt`;返回读数 `n`, `E`, `K`, `e`, `vmax`, `bps`, `g` 给信息面板。
原理
自由下落:v ← v + g·Δt,y ← y + v·Δt 撞墙:v⊥ ← −e·v⊥(e = 恢复系数) 反弹高度 h₂ = e²·h₁;能量 E = ½mv² + mg(H − y) 小球受重力加速下落,撞到墙或地面时,垂直于墙面的速度反向并乘以 恢复系数 e 。e = 1 是完全弹性,球会一直跳;e < 1 每次都损失 1 − e² 的能量,越跳越低。 球与球之间按动量守恒碰撞(质量 ∝ 半径²)。指针是一块会动的“挡板”,会把能量重新打进系统,所以不会完全停下。 按住小球可以拖动并甩出去,松手时的速度就是你的手速。