动量守恒 三维演示系统

1. 系统五大三维实验场景

系统支持自由旋转、平移、缩放三维视轨（OrbitControls），包含 5 大经典力学场景，全方位论证动量守恒的物理本质：

场景序号	实验场景	物理核心机制与可视化细节
01	一维对心碰撞 （弹性 ➔ 完全非弹性）	• 支持自由无级调节两球质量 $m_1, m_2$ 与初速度 $v_1, v_2$； • 支持连续调节恢复系数 $e$（从 $e=1.0$ 完全弹性双守恒，到 $e=0.0$ 碰后黏合共速动能最大损耗）； • 实时渲染两球动量矢量箭矢（$\vec{p}_1, \vec{p}_2$）与速度箭矢（$\vec{v}_1, \vec{v}_2$）。
02	空间二维/三维斜向碰撞 （Glancing Collision）	• 设定垂直偏心距（Impact Parameter $b$）； • 直观演示沿法向冲量交换、切向速度守恒的物理机制； • 证明空间中分方向动量仍然严格守恒（$P_x, P_y, P_z \equiv \text{const}$）。
03	三体反冲与自由爆炸 （Explosion & Recoil）	• 初始静止炸弹（$\vec{P}_0 = 0$）释放内能爆炸分裂为 3 个不同质量的碎片向空间飞散； • 实时计算矢量和 $\vec{p}_1 + \vec{p}_2 + \vec{p}_3 \equiv 0$，展示无论爆炸能量多剧烈，总动量始终为零。
04	牛顿摆链式传递 （Newton’s Cradle）	• 5 悬挂高反光钢球动力学摆动； • 可选择拉起 1 个、2 个或 3 个球并释放，完美还原动量与动能通过弹性冲量的链式对等传递。
05	火箭反冲喷气推进 （Rocket Propulsion）	• 模拟外太空微重力环境； • 点击发射后，火箭高速向后连续喷射高温微粒，实时解算齐奥尔科夫斯基变质量公式 $m(t)\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t} = -u\frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}t}$。

2. 实时数据 HUD 与多维特征

1. 绝对恒定的总动量实时波形图（底部 Waveform Chart）：
   • 底部实时绘制 $p_1(t)$、$p_2(t)$ 与 $P_{\text{总}}(t)$ 的连续曲线；
   • 在发生碰撞激烈交换动量的瞬间，总动量 $P_{\text{总}}$ 是一条纹丝不动的完全水平直线，直观证明动量守恒！
2. 系统质心（Center of Mass）三维跟踪标示：
   • 绿色高亮网格球实时指示系统质心位置；
   • 证明深层物理公理：无论内部物体如何碰撞、反弹或爆炸，系统质心以严格匀速直线运动（$\vec{v}_{\text{cm}} = \text{常数}$）！
3. 能量与动量仪表板（右上角）：
   • 动态显示系统总动量矢量模长与各分量；
   • 实时计算机械能损耗百分比（完全弹性损耗为 $0%$，非弹性呈现能量转化为内能）。
4. 内置真实碰撞物理音效：
   • 采用 Web Audio API 动态合成撞击音频（声调与音量随碰撞剧烈程度动态改变，零外部音频资源依赖）。

3. 交互控制快捷键

• 三维视角：鼠标左键拖拽旋转视角，鼠标右键平移，滚轮缩放；
• 演播控制：
  • 空格键：暂停 / 继续仿真；
  • R 键：重新重置当前实验场景；
  • F 键：进入全屏沉浸演示模式；
  • 支持调节点击“步进（Step）”单帧观察碰撞接触瞬间的矢量变化。