Russian Qt Forum

Добрый день

Занимаюсь прикручиванием физического движка и "поплыл" в базовых понятиях физики  :)
Одна из задач дать пользователю ручки управления чтобы создавать различные "силы". Все прекрасно с силой типа "гравитация" - со школы помню что еще Галилей доказал что пушинка и дробинка падают с одинаковой скоростью в вакууме. Вызываю у движка метод applyForce и все работает.

Однако вот ситуация: стоят 2 кубика одинакового размера. Один из них из картона, другой из стали (ну пользователь задал такие массы). Житейский опыт говорит что напр ветер может сдвинуть/увлечь кубик из картона но ничего не сможет поделать со стальным. Как так, это уже "другая  сила" (не такая как гравитация)? Или это объясняется трением (покоя)? В общем - растерялся солдат  :)

Или вот те же 2 кубика движутся с одинаковой скоростью. Ясно что одна и та же сила может развернуть легкий кубик но только слегка притормозить тяжелый. Какой (удобный) параметр надо дать пользователю - или это должно быть автоматычно по законам физики?

Буду благодарен за "разъяснение на пальцах" или толковые ссылки (просто гуглить "сила/масса" получается "стрельба по площадям")

Спасибо

Я редко пишу такого рода посты, но тут не удержался.
Вы взорвали мне мозг. Более сумбурного "я спрашиваю сам незнаю что" я давно не встречал.
В первом абзаце вы пишите про вакуум. Во втором резко появляется атмосфера (судя по слову ветер). Ну опустим ваш "ветер" и останется сила трения скольжения. Так сложно открыть в гугле Сила трения скольжения? и увидеть что там зависимость от веса тела? Еще неплохо открыть второй закон ньютона.
Ну а расписывать все школьные формулы физики тут скорее всего никто не будет.

С неподвижными предметами:
здесь работает сила трения покоя, которая (в простейшем случае) рассчитывается как n*m*g*cos(A) (n - коэффициент трения покоя, который зависит от пары соприкасающихся материалов, а А - угол между касательной к поверхности на которой находится тело и горизонтом). Соответственно, для того, чтобы сдвинуть предмет к нему надо приложить силу большую, чем сила трения покоя.
С движущимися телами:
здесь в простейшем случае все рассчитывается по второму закону Ньютона F=d(mv)/dt, где F - сумма всех сил, действующих на тело (как минимум сила трения и ваша внешняя сила), v - скорость тела. F и v - векторные величины и имеют направление (знак). Сила трения скольжения рассчитывается как N*m*g*cos(A) (N- коэффициент трения скольжения, который зависит от пары соприкасающихся материалов, а А - угол между касательной к поверхности по которой двигается тело и горизонтом)

:) В каком-то смысле это верно - если бы знал то не спрашивал бы. Я пояснил чего не понимаю. С одной стороны гравитация от массы не зависит. Однако примеры выше показывают что масса должна учитываться - это др. тип силы или как?

С этим понятно, и трение у меня задается, и расчетами занимается движок. Но что я пользователю скажу? Чего он должен ожидать от вектора силы (1, 0. 0)? Как эффект зависит от массы? (гравитация сильно сбивает с толку, а до трения дело может и не дойти - не всегда есть контакт)

Второй закон Ньютона:
F=d(mv)/dt
Изменение скорости прямо пропорционально силе и обратно пропорционально массе.

Это я недавно изучал и меня устраивает
Отсюда я найду v и отдам движку. Но с гравитацией-то как?

А она зашита в F, как одно из слагаемых.

Если я правильно понял
Тогда получаем что эффект не зависит от массы.

Тогда вопрос: правильно (грамотно) ли предложить пользователю выбрать тип силы - напр popup "force style" с выбором gravity/impulse? (названия просто для примера)

Спасибо

Я бы сделал несколько чекбоксов для учета/не учета стандартных сил (сила тяжести, сила трения). Ведь они либо есть в модели, либо их нету. На их величину и направление пользователь напрямую все равно повлиять не имеет права. А вот внешнюю силу задавать как вектор, просто как силу, без уточнения природы.

Так уже и сделано, т.к. гравитация и трение есть в движке.

Ну возможна и custom/дополнительная гравитация, так что без природы/типа в UI не обойтись. Если масса роялит, то "просто как вектор" наверное будет не очень удобно, т.к. массы обычно большие и зависят от объемов. Я хочу предложить ему выбрать "эталонный" объект (что-то типа "калибровки"), ну то уже дело техники. 

Ясно, спасибо

Это как? Или у вас системы астрономических масштабов? Чтобы появлялась дополнительная гравитация, вам нужны объекты с массами сравнимыми с массами планет. Если же вам нужно рассчитать что-то для планеты отличной от Земли, воспользуйтесь более общей формулой для ускорения свободного падения: g = G*M/R^2, где G - гравитационная постоянная 6.6725е-11, M - масса планеты, R - радиус планеты.

:) Пример: пользователь хочет "выстрелить" объектом в каком-то направлении - и без разницы какая у него масса, ускорение придается одинаковое (хотя конечно масса будет учитываться при столкновениях и.т.п.). То есть здесь "гравитация" - просто тип силы, не обязательно "сила тяжести".

Это неправильная физическая модель. В реальной жизни при "выстреле" на объект идет воздействие с одинаковой силой, а вот ускорение как раз будет зависеть от массы. Сравните: с какой максимальной скоростью вы сможете бросить волейбольный мячик и свинцовую гирю.

помнится мне, что при расчётах падающего тела мы пользовались силой сопротивления воздуха.
Она вычислялась по какой-то эмпирической формуле, в которой масса отсутствовала, а присутствовала площадь проекции тела на поверхность, перпендикулярную вектору скорости.

Была мысль добавить эту опцию, но, посоветовавшись с пользователями, решили не делать - оно роялит или для достаточно больших скоростей или для очень мелких объектов/частиц которые движок уже не держит.

Неправильная, но удобная для симулятора, т.к. сокращает число настроек.
А вот есть др. проблема которую хотелось бы обсудить (создаю новую тему)

Ну если выстрелить чем-то и без учета силы сопротивления воздуха, то объект будет двигаться по параболе. Чтобы объект улетел как можно дальше, нужно стрелять под уголом 45 град. Сила сопротивления воздуха зависит от скорости, примерно для малых скоростей можно считать пропорциональна скорости, для больших скоростей - пропорциональна квадрату скорости.

Насколько я помню - кубу (хотя в школе я учился давно и могу напутать). А так пользователя это не интересует - если он хочет чтобы "камера следовала за снарядом/пулей" (довольно популярная анимация), то он будет это решать др. средствами, движок физики здесь не нужен.

Ландау Л.Д.,  Лифщиц Е.М. первый том: http://www.twirpx.com/file/18039/
http://depositfiles.com/ru/files/5753640
 :)

Дело здесь не в трени и не в гравитации) Дело здесь в инертности.
На самом деле, в уравнениях Ньютона масса - мера инертности тела. А в формуле для гравитационной силы, стоит другая масса. Однако их отношение, как оказалось постоянно с громадной точностью. Поэтому для простоты выбрали системы единиц так, чтобы отношение их было равно единицы. (Важен сам факт того что отношение их не изменяется) 
В том, что сдвинуть тяжёлый предмет сложнее, чем лёгкий объясняется оч просто из второго закона Ньютона:
p_t = F
Изменение импулься пропорционально внешней силе. Если к двум разным телам (разной массы) приложить одну и ту же силу, то изменение импульсов этих тел будет одинаковым! Но поскольку импульс пропорционален "инертной" массе изменение скорости более лёгково тела будет больше, чем более тяжёлого. (Масса в процессе этого, предпологаем не меняется)

// оффтоп
(масса это всего лишь коэффициент, природу которого мы до сих пор не знаем. Не понятно почему у одних частиц одна маса, у других - другая. Откуда она берётся тоже не понятно пока. Возможно эксперименты на LHC преоткроют завесу этой тайны).

Уже понял (с помощью Черного Странника). Сила гравитации зависит от массы, а для др "волевой" силы такой зависимости нет. С эффектом наоборот. Да, теперь это кажется совсем простым  :)