x1800.h

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#pragma once

#include "xlu.h"
#include "xmodel.h"
#include "xphysics.h"
#include <initializer_list>
#include <vector>

namespace nmx::apps::x1800 {

enum class Idx { T1, T2, T3 };

class X1800 : public XModel, public CResult<3, Idx>
{
private:
    //das Gewicht der Masse
    double _weight = 0;

public:
    const double mass; // Masse der Kugel
    const double phi; // Winkel

    inline X1800(double mass, double phi)
        : XModel(__func__)
        , mass{ mass }
        , phi{ phi } {
        Check::all(nmx_msg, { mass > 0, phi > 0, phi < 90 });
        _weight = mass * gravitation::Earth::g;
    }

    inline double weight() const { return _weight; }

    inline double tension(Idx idx) const { return get(idx); }
}; //X1800

struct CModel1 : public X1800 {
    //erbe Konstruktoren der Basisklasse
    using X1800::X1800;

    //Berechnung der Seilspannungen
    inline void apply() {
        using LU = gsl::LU_Decomposition;
        LU lusolver;
        LU::Matrix m = { { 1, 0, 0 }, //
                         { 0, -cos(phi), 1 },
                         { -1, sin(phi), 0 } };
        lusolver.set_left(m);
        lusolver.set_right({ weight(), 0, 0 });
        lusolver.solve();
        //übergebe direkt ganzen Vektor
        set_result(lusolver.solution());
    }
}; //CModel1

struct CModel2 : public X1800 {
    //erbe Konstruktoren der Basisklasse
    using X1800::X1800;

    //Berechnung der Seilspannungen
    inline void apply() {
        const auto w = weight();
        set_result({ w, w / sin(phi), w / tan(phi) });
    }
}; //CModel2

inline void run() {
    using Data = nmx::Data<7>;
    for (auto m : { 2.0, 4.0, 6.0 }) {
        Data data;
        for (double phi = 10.0_deg; phi < 90.0_deg; phi += 10.0_deg) {
            // initialisiere zwei Rechenmodelle
            CModel1 xobj1(m, phi);
            CModel2 xobj2(m, phi);
            //Lösung über LU-Zerlegung
            xobj1.apply();
            //Lösung über hergeleitete Formeln
            xobj2.apply();
            //füge Ergebnisse einer gemeinsamen Zahlentabelle hinzu
            data += { Math::to_degrees(phi), //
                      xobj1.tension(Idx::T1), xobj1.tension(Idx::T2), //
                      xobj1.tension(Idx::T3), xobj2.tension(Idx::T1),
                      xobj2.tension(Idx::T2), xobj2.tension(Idx::T3) };
        }
        //speichere Daten im CSV- und LaTeX-Format. Dateinamenskonflikte
        //werden durch das Hinzufügen der Masse m vermieden
        X1800::save(data, Output::plot, m);
        X1800::save(data, Output::latex, m);
    }
}

} // namespace nmx::apps::x1800