Сыртқы күшпен ығыстырылған кезде пайда болатын талшықты желінің күшінің өзгеруін өлшеу: 8 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Жасушалар қоршаған жасушадан тыс матрицамен (ЭКМ) өзара әрекеттесе алады және ЕКМ әсер ететін күштерге де әсер ете алады. Біздің жоба үшін біз ECM ретінде әрекет ететін талшықтардың өзара байланысқан желісін модельдейміз және нүктелердің бірінің қозғалысына жауап ретінде желінің қалай өзгеретінін көреміз. ECM бастапқыда нөлдік күшпен тепе -теңдікте болатын серіппелердің өзара байланысқан жүйесі ретінде модельденген. Нүкте қозғалысына жауап ретінде желіге күш қолданылғандықтан, біз байланысқан нүктелердің күшке тепе -теңдікке оралуға тырысатындай әрекет етуіне тырысамыз. Күш F = k*x теңдеуімен бақыланады, мұнда k - серіппелі тұрақты және x - талшық ұзындығының өзгеруі. Бұл модельдеу талшықты желілерде күштердің таралуы туралы жалпы түсінік беруге көмектеседі, оларды ақыр соңында механотрансдукцияны модельдеуге көмектесуге болады.

1 -қадам: NxN біркелкі квадраттар матрицасын жасаңыз

Кодты бастау үшін біз желінің өлшемдерін анықтайтын N таңдаймыз (NxN). Қажет болса, желінің өлшемдерін өзгерту үшін N мәнін қолмен өзгертуге болады. Бұл мысалда N = 8, сондықтан бізде 8х8 нүктелер желісі бар. Біз матрицаны құрғаннан кейін, қашықтығы = sqrt ((x2-x1)^2+(y2-y1)^2) қашықтық формуласын қолдана отырып, ұзындығы 1 бірлік болатын матрицаның барлық нүктелерін қосамыз. Осылайша біз 1 бірлікпен бірдей қашықтықта орналасқан квадраттар желісін аламыз. Мұны 101 -суреттен көруге болады.

2 -қадам: Желіні рандомизациялау

Бұл қадамда біз шекарамызды құрайтын сыртқы нүктелерден басқа барлық нүктелердің орналасуын рандомизациялағымыз келеді. Ол үшін алдымен 0 немесе N -ге тең барлық матрицалық координаттарды табамыз. Бұл нүктелер шекараны құрайды. Шекарасыз нүктелер үшін орналасу х -пен у позициясына -5 -тен.5 -ке дейінгі басқа кездейсоқ мәнді қосу арқылы рандомизацияланған. Рандомизацияланған кескінді 1 -суреттен көруге болады.

3 -қадам: жаңа қашықтықты алыңыз

Біздің рандомизацияланған желі құрылғаннан кейін, біз қашықтық формуласын қолдана отырып, қосылған нүктелер арасындағы қашықтықты табамыз.

4 -қадам: нүктені таңдап, сол нүктеден басқаларға дейінгі қашықтықты салыстырыңыз

Бұл қадамда біз 2 -суретте көрсетілгендей жүгіргіні пайдаланып, қызығушылық нүктесін таңдай аламыз. Сізге курсорды нүктеге дәл жылжытудың қажеті жоқ, себебі код оны жақын қосылу нүктесіне реттейді. Ол үшін алдымен барлық қосылған нүктелер мен біз таңдаған нүкте арасындағы қашықтықты есептейміз. Барлық арақашықтық есептелгеннен кейін, біз таңдалған нүктеден ең кіші қашықтықтағы нүктені таңдаймыз, ол нақты таңдалған нүктеге айналады.

5 -қадам: Жаңа нүктеге өту

Бұл қадамда алдыңғы қадамда таңдалған нүктені қолдана отырып, біз нүктені жаңа орынға жылжытамыз. Бұл қозғалыс алдыңғы орынды ауыстыратын курсормен жаңа позицияны таңдау арқылы жүзеге асады. Бұл қозғалыс серіппе ұзындығының өзгеруіне байланысты әсер ететін күшті имитациялау үшін қолданылады. Барлық көк фигурада жаңа орын таңдалады. Келесі суретте қозғалысты ескі орындардағы көк қосылыстардан айырмашылығы жаңа орындар болып табылатын қызғылт сары байланыстармен бейнелеуге болады.

6 -қадам: Күш = K*қашықтық

Бұл қадамда күш = k*қашықтық теңдеуін қолданамыз, мұндағы k - коллаген талшықтары үшін тұрақты 10. Талшықты желі өзінің тепе -теңдік күйінен басталатындықтан, таза күш 0 -ге тең болады. Біз осы тепе -теңдікті көрсету үшін бұрын шығарған матрицаның ұзындығына нөлдік вектор құрамыз.

7 -қадам: Жылжытылған нүктеге байланысты желінің қозғалысын өзгерту

Бұл қадамда біз тепе -теңдік күйіне оралу үшін нүктенің қозғалысына жауап ретінде желінің қозғалысын модельдейміз. Біз екі нүкте арасындағы жаңа қашықтықты табудан бастаймыз. Осының арқасында біз ескі және жаңа арақашықтық арасындағы айырмашылыққа қарап талшық ұзындығының өзгеруін таба аламыз. Сондай -ақ, жаңа және ескі нүктелердің орналасуын салыстыру арқылы қай нүктелер жылжытылғанын, сондай -ақ олар қосылған нүктелерді көре аламыз. Бұл бізге әсер ететін күшке жауап ретінде қандай нүктелердің қозғалуы керектігін көруге мүмкіндік береді. Қозғалыс бағытын x және y компоненттеріне бөлуге болады, бұл 2D бағыт векторын береді. K мәнін, қашықтықтың өзгеруін және бағыт векторын қолдана отырып, біз нүктелерімізді тепе -теңдікке қарай жылжытуға болатын күш векторын есептей аламыз. Біз кодтың бұл бөлімін 100 рет іске қосамыз, әр кезде күшпен*.1. Кодты 100 рет іске қосу бізге ақырында тепе -теңдікке жетуге мүмкіндік береді және шекаралық шарттарды сақтай отырып, біз бүкіл ауысымның орнына желінің өзгеруін көреміз. Желінің қозғалысын 3 -суреттен көруге болады, сары - жылжытылған позиция, ал көк - алдыңғы.

8 -қадам: Аяқталған код

Бұл бөлімде біздің кодтың көшірмесі берілген. Әр түрлі желілерді модельдеу арқылы оны сіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес өзгертуге болады!