x1900.h

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#pragma once

#include "xlu.h"
#include "xmodel.h"
#include "xphysics.h"

namespace nmx::apps::x1900 {

using namespace nmx::gravitation;

enum Idx { T1, T2, T3, N, M1 };

class X1900 : public XModel, public CResult<5, Idx>
{
public:
    // Eingabeparameter
    const double mu; // Haftreibungskoeffizient
    const double mass2; // Masse m2
    const double phi; // Winkel

public:
    inline X1900(double muin, double mass2in, double phiin)
        : XModel(__func__)
        , mu{ muin }
        , mass2{ mass2in }
        , phi{ phiin } {
        Check::all(nmx_msg, { mu > 0, mass2 > 0, phi > 0 });
    }
}; //X1900

struct CModel1 : public X1900 {
    //erbe Konstruktoren der Basisklasse
    using X1900::X1900;

    //verwende hergeleitete Formeln
    inline void apply() {
        set_result(Idx::T1, mass2 * Earth::g * mu * tan(phi));
        set_result(Idx::T2, mass2 * Earth::g * mu);
        set_result(Idx::T3, mass2 * Earth::g * mu / cos(phi));
        set_result(Idx::N, mass2 * Earth::g);
        set_result(Idx::M1, mu * mass2 * tan(phi));
    }
}; //CModel1

struct CModel2 : public X1900 {
    //erbe Konstruktoren der Basisklasse
    using X1900::X1900;

    //löse Gleichungssystem
    inline void apply() {
        using LU = gsl::LU_Decomposition;
        //LU-Zerlegung: Koeffizientenmatrix
        LU::Matrix left{ { 0, 1, 0, -mu, 0 },
                         { 0, 0, 0, 1, 0 },
                         { 0, 1, -cos(phi), 0, 0 },
                         { 1, 0, -sin(phi), 0, 0 },
                         { 1, 0, 0, 0, -Earth::g } };
        //LU-Zerlegung: rechte Seite des Gleichungssystems
        LU::Vector right{ 0, mass2 * Earth::g, 0, 0, 0 };
        //LU-Zerlegung: Berechnung der Lösung
        LU lusolver{ left, right };
        lusolver.solve();
        //speichere Ergebnisse
        set_result({ lusolver(Idx::T1),
                     lusolver(Idx::T2),
                     lusolver(Idx::T3),
                     lusolver(Idx::N),
                     lusolver(Idx::M1) });
    }
}; //CModel2

inline void run() {
    using Data = Data<7>;
    const double mass2 = 1.0;
    for (auto mu : { 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 }) {
        //reservierter Speicher für Daten
        Data data;
        for (auto phi : { 10.0_deg, 30.0_deg, 40.0_deg }) {
            //verwende hergeleitete Formeln
            CModel1 xobj1{ mu, mass2, phi };
            xobj1.apply();
            //löse Gleichungssystem
            CModel2 xobj2{ mu, mass2, phi };
            xobj2.apply();
            //füge Ergebnisse einer gemeinsamen Zahlentabelle hinzu
            // clang-format off
            data += { phi,
                      xobj2(Idx::T1), xobj2(Idx::T2), xobj2(Idx::T3),
                      xobj2(Idx::N), xobj2(Idx::M1), xobj1(Idx::M1) };
            // clang-format on
        }
        //speichere Daten im CSV- und LaTeX-Format. Dateinamenskonflikte
        //werden durch das Hinzufügen des Haftreibungskoeffizienten
        //vermieden
        X1900::save(data, Output::plot, mu);
        X1900::save(data, Output::latex, mu);
    }
}

} // namespace nmx::apps::x1900