Сила и масса

[Igors]

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

[Sancho_s_rancho]

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.

[Blackwanderer]

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)

[Igors]

Вы взорвали мне мозг. Более сумбурного "я спрашиваю сам незнаю что" я давно не встречал.

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 неподвижными предметами:

С движущимися телами:

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)

[Blackwanderer]

Чего он должен ожидать от вектора силы (1, 0. 0)? Как эффект зависит от массы?

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

[Igors]

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

Это я недавно изучал и меня устраивает

F * t = m * v;

Отсюда я найду v и отдам движку. Но с гравитацией-то как?

[Blackwanderer]

Но с гравитацией-то как?

А она зашита в F, как одно из слагаемых.

[Igors]

А она зашита в F, как одно из слагаемых.

Если я правильно понял

F = m * g;

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

[Blackwanderer]

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.

[Igors]

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.

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

А вот внешнюю силу задавать как вектор, просто как силу, без уточнения природы.

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

[Blackwanderer]

Ну возможна и custom/дополнительная гравитация

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.

[Igors]

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".

[Blackwanderer]

Пример: пользователь хочет "выстрелить" объектом в каком-то направлении - и без разницы какая у него масса, ускорение придается одинаковое.

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.

[lit-uriy]

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.

[Igors]

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.

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.

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