Разработать программу средней сложности, которая будет производить вычисление физических величин

```html Предмет: Физика и программирование (инженерные технологии в физике). Раздел предмета: Численные методы в физике и вычислительная физика. Описание задания: Задание заключается в том, чтобы разработать программу средней сложности, которая будет производить вычисление физических величин (область на выбор). Программа может быть написана на одном из C-подобных языков или Python, а также требуется предоставить краткое теоретическое обоснование задачи на 1-2 страницы.

Шаги выполнения:

1. Выбор задачи: Нужно выбрать область физики и физическую задачу для расчётов. Например:
   • Механика: расчет траектории движения тела, подвергающегося действию силы.
   • Термодинамика: расчет процессов теплопередачи.
   • Электродинамика: решение задач на вычисление силы Лоренца или электрического поля.
   • Волновые процессы: расчёт волнового движения.
   Рассмотрим, например, задачу из механики: вычисление траектории движения тела по параболе в поле тяжести с учётом воздуха (сопротивления среды).
2. Теоретическое обоснование: На 1-2 листах сформулируйте основные физические уравнения:
   • Уравнение движения тела: \( \mathbf{F} = m \mathbf{a} \).
   • Направленная вниз сила тяжести: \( F_{\text{гравитации}} = mg \).
   • Сила сопротивления среды: \( F_{\text{сопротивления}} = -kv^2 \) (вторая степень скорости).
   Таким образом, основные дифференциальные уравнения движения тела записываются как:
   • \[ m \frac{d^2x}{dt^2} = -kv_x^2, \]
   • \[ m \frac{d^2y}{dt^2} = mg - kv_y^2. \]
   Эти уравнения можно решить численно.
3. Программирование: Пример программы на Python для расчёта траектории тела:

   import numpy as np
   import matplotlib.pyplot as plt
   
   # Константы
   g = 9.81  # ускорение свободного падения (м/с^2)
   k = 0.1  # коэффициент сопротивления среды
   m = 1.0  # масса тела (кг)
   
   # Начальные условия
   v0 = 20.0  # начальная скорость (м/с)
   angle = 45  # угол выстрела (в градусах)
   x0, y0 = 0, 0  # начальные координаты (м)
   
   # Разбиение на компоненты скорости
   v_x0 = v0 * np.cos(np.radians(angle))
   v_y0 = v0 * np.sin(np.radians(angle))
   
   # Шаг времени и общее время
   dt = 0.01
   t_max = 5.0
   t_array = np.arange(0, t_max, dt)
   
   # Массивы для хранения результатов
   x_array, y_array = [x0], [y0]
   vx, vy = v_x0, v_y0
   
   # Численное решение уравнений движения методом Эйлера
   for t in t_array:
       # Вычисляем силы и ускорение
       ax = -k * vx * abs(vx) / m
       ay = -g - k * vy * abs(vy) / m
   
       # Обновляем скорость и координаты
       vx += ax * dt
       vy += ay * dt
       x0 += vx * dt
       y0 += vy * dt
   
       x_array.append(x0)
       y_array.append(y0)
   
       # Прекращаем, если тело упало на землю
       if y0 <= 0:
           break
   
   plt.plot(x_array, y_array)
   plt.show()

```

Пожалуйста, предоставьте текст, который вы хотите преобразовать!