Сила (по Ньюьону и без)

@Igor3D · Регистрация: 01.10.2012

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Здравствуйте

Есть 3D объекты имеющие массу. Есть движок физики, которому я могу сообщать "силы" (вектора) в результате которых объекты могут двигаться. Пример: юзер включил силу: направление по оси X и величина напр 10. В рез-те объекты движутся с ускорением 10. Сила действует по Ньютону (F = m * a). Чтобы масса не путалась под ногами положим ее = 1 (это домножение на константу). Все хорошо.

Предположим так сила прилагается в течение 2 секунд, в рез-те объект приобрел скорость v = (20, 0, 0). Теперь юзер меняет направление силы - она уже действует по Y. Еще через 2 сек v = (20, 20, 0). Это абсолютно корректный рез-т по первому закону Ньютона. НО... он не устраивает юзера. "Чего это объект летит по диагонали? Я силу направил вверх, мне НАДО чтобы он вверх и полетел". Др словами надо гасить инерцию, полностью или частично. Это соответствует тому что объект как бы "активен", типа самолетик умеющий тормозить и.т..п.

В приведенном примере гашение выглядит очень просто - да приложим доп силу против текущего вектора скорости (ну точнее против его компоненты не совпадающей с текущим направлением силы). Увы, так нельзя по 2 причинам:

1) Сил может быть сколько угодно, поэтому одна не должна давить все

2) Текущий вектор скорости конечно всегда известен, но он может не иметь ничего общего с приложенными ранее силами. Если напр объект уперся в препятствие то его скорость ноль, а если отскочил - скорость вообще направлена в др сторону. Этим занимается движок, менять скорость напрямую хотя и можно, но ничего хорошего не дает, грамотно прилагать силы. Прошу поделиться соображениями (хотя бы и сырыми).

Не по теме:

Ну что, опять "стык" теории и практики? :)

С уважением
Игорь

@Shamil1 · 27.12.2015, 13:13

Сообщение от Igor3D

Теперь юзер меняет направление силы - она уже действует по Y

Направление силы и руль - это разные вещи.
Используя руль и трение, можно повернуть под прямым углом - с околонулевым радиусом поворота. Для этого достаточно задать трение ноль в направлении руля и трение бесконечность в направлении, перпендикулярном рулю.

@Igor3D · 27.12.2015, 14:05 **[ТС]**

Сообщение от Shamil1

Направление силы и руль - это разные вещи.

Поспорить о корректности терминов можно практически всегда

Сообщение от Shamil1

Используя руль и трение, можно повернуть под прямым углом - с околонулевым радиусом поворота. Для этого достаточно задать трение ноль в направлении руля и трение бесконечность в направлении, перпендикулярном рулю.

Как устойчив в сознании образ "трения"

Но вот я что-то не вполне понимаю как это сделать. Попробуем "формализоваться". Есть

1) Текущий вектор силы - по сути ускорение м/сек^2
2) Текущий вектор скорости м/сек
3) Какой-то еще параметр силы регулирующий крутизну поворота
4) Частота движка, напр 30 fps

Как изменить текущий вектор силы так чтобы учесть "поворот"?

@Shamil1 · 27.12.2015, 14:35

3)
Есть угол, задающий ориентацию руля. Угол управляется пользователем.
Есть сила стрения, пропорциональная скорости.
Есть два коэффициента пропроциональности - "вдоль" и "перепендикулярно".

Вы можете считать, что ориентация руля и направление силы - это одно и то же. Но в общем случае, парусник может плыть и против ветра.

Добавлено через 2 минуты
Раскладываем вектор скорости на "вдоль" и "перепендикулярно" рулю. Вычисляем вектора силы трения в данных направлениях. Складываем и получаем вектор силы трения.

@AncientPenguin · 27.12.2015, 14:50

Сообщение от Shamil1

p.s. Меняет: было минимальное сопротивление в одном направлении, теперь минимальное сопротивление в другом направлении.

Падающий бутерброд с маслом - управляемое тело?

Сообщение от Igor3D

Да, если юзер обеспечил такие параметры силы. Очевидно что трение здесь не к месту

Ну тогда очевидно что физика здесь не к месту, вращайте вектор скорости в сторону необходимого вектора на заданный угол (кватернионы).

@Shamil1 · 27.12.2015, 15:04

Сообщение от AncientPenguin

Падающий бутерброд с маслом - управляемое тело?

Нет.
Странно, что Вы об этом спрашиваете. У бутерброда сопротивления в разных направлениях (относительно бутерброда) не меняются (если только он не начал разрушаться).

@Igor3D · 27.12.2015, 15:44 **[ТС]**

Сообщение от Shamil1

Раскладываем вектор скорости на "вдоль" и "перепендикулярно" рулю. Вычисляем вектора силы трения в данных направлениях. Складываем и получаем вектор силы трения.

Нет никакой необходимости упорно привлекать трение, достаточно просто утверждения о "рулении". Напр самолетик может включить "форсаж" или "дюзы" или что там еще - неважно как это технически реализуется в реальном мире. Ну хорошо, "раскладываемся"

C++
1
2
3
4
5
6
Vec3 accel;   // текущий вектор ускорения (сила)
Vec3 velocity; // текущий вектор скорости
 
Vec3 accelDir = accel.normalized();   // нормированный вектор ускорения 
Vec3 velocity_along = accelDir * dot(accelDir, velocity);  // проекция скорости на текущее ускорение
Vec3 velocity_across = velocity - velocity_along ;  // вторая компонента скорости

И вот дальше что? Как цивильно/грамотно задавить вторую компоненту?

@AncientPenguin · 27.12.2015, 17:45

Сообщение от Igor3D

Нет никакой необходимости упорно привлекать трение

У вас там космический симулятор? Если я просто отпущу кнопку, что остановит тело?

@Shamil1 · 27.12.2015, 19:24

Сообщение от Igor3D

И вот дальше что?

Я уже написал, как вычислить вторую силу, которая действует на "самолётик" (первую задаёт пользователь). Дальше всё по законам механики, я не знаю, что ещё добавить.

@Igor3D · 28.12.2015, 13:04 **[ТС]**

Сообщение от AncientPenguin

У вас там космический симулятор? Если я просто отпущу кнопку, что остановит тело?

Если никаких сил не приложено, тело движется со своей текущей скоростью сколь угодно долго

Сообщение от Shamil1

Я уже написал, как вычислить вторую силу, которая действует на "самолётик" (первую задаёт пользователь). Дальше всё по законам механики, я не знаю, что ещё добавить.

Недостающую конкретность. Т.к. вот это

Сообщение от Shamil1

Раскладываем вектор скорости на "вдоль" и "перепендикулярно" рулю. Вычисляем вектора силы трения в данных направлениях. Складываем и получаем вектор силы трения.

еще не решение

@Shamil1 · 28.12.2015, 13:37

Сообщение от Igor3D

Недостающую конкретность.

1. Представить вектор скорости в виде суммы двух векторов, один из которых лежит на прямой, параллельной "рулю".
2. Домножить один из этих двух векторов на одну константу, а другой - на другую.
3. Сложить два получившихся вектора.

Какой именно из этих трёх пунктов вызывает у Вас затруднения?

@AncientPenguin · 28.12.2015, 14:17

Сообщение от Igor3D

Если никаких сил не приложено, тело движется со своей текущей скоростью сколь угодно долго

Пока пользователь зажал кнопку записывается (отдельно) вектор скорости только от нажатия кнопки, когда пользователь нажимает другую кнопку из реального вектора скорости вычитается тот который записывали.

Добавлено через 2 минуты
хотите плавно, "трите" трением только этот вектор.

@Igor3D · 28.12.2015, 14:36 **[ТС]**

Сообщение от Shamil1

2. Домножить один из этих двух векторов на одну константу, а другой - на другую.

А что это за константы и чему они физически соответствуют? Пусть напр одна = 0.5. Скорость по X была напр (100, 0, 0), мы ее гасим на каждом шаге вдвое. А если была (1000, 0, 0) - то и ее тоже вдвое. И вообще - любую вдвое. Уж слишком мощный супер-тормоз

Логичнее ожидать что малые скорости погасятся быстрее. А что делает 2-й коэффициент - вообще не понимаю. "Вдоль руля" - надо просто добавлять вектор ускорения, чего ту множить?

Сообщение от Shamil1

3. Сложить два получившихся вектора.

И что мы получили в рез-те этого сложения? В очередной раз напоминаю что выходом должен быть вектор силы (ускорения)

Сообщение от Shamil1

Какой именно из этих трёх пунктов вызывает у Вас затруднения?

Слишком резво

@Shamil1 · 28.12.2015, 16:34

Сообщение от Igor3D

А что это за константы и чему они физически соответствуют?

Константы соответствуют сопротивлению/трению в двух направлениях. Только не забудьте, что константы должны быть отрицательными, так как сила сопротивления действует в направлении, противоположном скорости.

Сообщение от Igor3D

Логичнее ожидать что малые скорости погасятся быстрее.

В том варианте, который я предложил, малые скорости погасятся быстрее.
Я предложил самый простой вариант - сопротивление пропорционально скорости. А если послушать физиков, то нужно брать квадрат скорости.
Но Вы можете выбрать любую другую зависимость, которая Вам понравится. Всё равно физика у Вас намечается слабо похожая на настоящую ("Сила бездействует (ускорение ноль) если проекция скорости на направление силы превышает заданный предел").

Сообщение от Igor3D

А что делает 2-й коэффициент - вообще не понимаю. "Вдоль руля" - надо просто добавлять вектор ускорения, чего ту множить?

Вдоль руля тоже есть сопротивление, хотя и гораздо более низкое. Но ничто не мешает Вам задать нулевое сопротивление вдоль руля.

Сообщение от Igor3D

И что мы получили в рез-те этого сложения? В очередной раз напоминаю что выходом должен быть вектор силы (ускорения)

Очевидно, сложением двух векторов сил будет вектор силы?

Сообщение от Igor3D

Слишком резво

Меняя коэффициент от нуля до бесконечности Вы можете выбирать для "боковой" скорости поведение от "никогда не погасится" до "погасится мгновенно". Также Вы можете выбрать любую другую зависимость вместо линейной.

@Igor3D · 28.12.2015, 17:42 **[ТС]**

Сообщение от Shamil1

Всё равно физика у Вас намечается слабо похожая на настоящую ("Сила бездействует (ускорение ноль) если проекция скорости на направление силы превышает заданный предел").

Пример: шофер давит газ, автобус набирает скорость. Нужная скорость достигнута - газ больше не давится. Что здесь "не настоящего"?

Сообщение от Shamil1

Очевидно, сложением двух векторов сил будет вектор силы?

Чего это? Взяли текущий вектор скорости, как-то его изменили, и теперь говорим что это вектор силы (ускорения)?

Пример: скорость была (100, 0, 0) теперь сила (величиной 10 м/c*c) изменила напр-е вверх. Коэффициенты 0.5 и 0. Наверное Вы имели ввиду вектор ускорения (-50, 10, 0). Но это ведь "метры в секунду". При интеграции в скорость (v += a * dt) получится

(100, 0, 0) + (-50, 10, 0) / 30 // текущий шаг движка 30 fps

Во-первых результаты принципиально разные для разных fps, а во-вторых время разворота может оказаться гораздо большим чем желает юзер.

@Shamil1 · 28.12.2015, 18:53

Сообщение от Igor3D

Взяли текущий вектор скорости, как-то его изменили

Я вектор скорости не менял. Вектор скорости изменяется сам - под воздействием сил, действующих на тело.

Сообщение от Igor3D

При интеграции в скорость (v += a * dt) получится

Приблизительно так. Для малых dt.

Сообщение от Igor3D

Во-первых результаты принципиально разные для разных fps

Приблизительно одинаковые, если считать приблизительно (скорость изменяется ступенками). Одинаковые, если считать точно (скорость изменяется плавно).

Сообщение от Igor3D

во-вторых время разворота может оказаться гораздо большим чем желает юзер

Тут всё зависит от того, какой коэффициент Вы выставите и какое время разворота ожидает юзер. Разные юзеры могут ожиадать разные времена разворота.

Сообщение от Igor3D

Пример: шофер давит газ, автобус набирает скорость. Нужная скорость достигнута - газ больше не давится. Что здесь "не настоящего"?

Если это автобус, то он остановится, если газ отпустить. А если это космический корабль, то... выходит у Вас автоматическое отключение двигателя при достижении некой скорости? Тогда можно добавить ещё автоматики, и корабль будет двигаться по любой траектории без всякой физики.

@AncientPenguin · 28.12.2015, 23:35

Igor3D

F = текущее ускорение
Finput = нормализованный вектор в ту сторону куда должен полететь корабль (например нажал пользователь вправо, вектор вправо)
Fnorm = нормализовать F
Fscale = скалярное ускорение
F = (Fnorm + Finput) * Fscale

В итоге НЛО будет рулить в ту сторону в которую жмет пользователь, скорость руления зависит от набранной скорости и ускорения.

Добавлено через 3 часа 53 минуты

Сообщение от AncientPenguin

F = (Fnorm + Finput) * Fscale

F = (Fnorm - Finput) * Fscale

@Igor3D · 29.12.2015, 15:41 **[ТС]**

Сила - это вектор ускорения, во всяком случае с точки зрения ее применения. Направление вектора силы может задаваться всяко-разно юзером в зависимости от типа силы и.т.п. А вот модуль (величина) ее в любом случае задается. Пусть юзер задал величину ускорения 10 (тот же исходный пример)

Что мне не нравится в схеме с "трением компоненты" - ее полная "нефизичность". Ускорение 10 - ну какой-то скромный моторчик. Но с др стороны при k = 0.5, v = 100 эта же сила лихо тормозит создавая ускорение минус 50. Что за странный моторчик такой? С др стороны если текущая скорость мала (напр 5) то мы тормозим минус 2.5, хотя "моторчик 10" с гашением такой малой скорости мог бы справиться быстрее.

Не по теме:

Впрочем я уже потерял интерес к обсуждению - не видно ни одной идеи, повторяется одно и то же "множим на коэффициент"

@AncientPenguin · 29.12.2015, 18:21

Сообщение от Igor3D

не видно ни одной идеи

Вас носом ткнуть? Вот:

Сообщение от AncientPenguin

F = (Fnorm - Finput) * Fscale

Сообщение от Igor3D

повторяется одно и то же "множим на коэффициент"

И где там коэффициент?

Сообщение от Igor3D

Предположим так сила прилагается в течение 2 секунд, в рез-те объект приобрел скорость v = (20, 0, 0). Теперь юзер меняет направление силы - она уже действует по Y. Еще через 2 сек v = (20, 20, 0). Это абсолютно корректный рез-т по первому закону Ньютона. НО... он не устраивает юзера. "Чего это объект летит по диагонали? Я силу направил вверх, мне НАДО чтобы он вверх и полетел".

Вот ключевая ошибка "Я силу направил вверх", надо направлять силу так чтобы в результате получилось вверх, а не просто силу вверх. Когда водитель поворачивает направо он в процессе поворота меняет положение руля от и до, а не просто направо джойстик жмет и машина сама вправо едет.

@Igor3D · 05.01.2016, 12:04 **[ТС]**

Ладно, попробуем др вещь, из той же оперы, может тут лучше пойдет.

Есть сила прилагаемая к телу и заданная "точкой цели", др словами есть мишень, которая в любом случае имеет позицию в пр-ве (которая может и сама двигаться), но может и принадлежать поверхности и иметь нормаль. При отсутствии др сил тело движется к мишени по прямой с заданным ускорением. Как и в предыдущем случае макс скорость ограничена.

Вопрос: что делать при достижении мишени? Не надо связывать это с "давит на клавишу/джойстик" - представим себе напр 100 объектов у каждого из которых свой "target". Как этим удобно управлять, какой ф-ционал дать юзеру? Здесь нет привязки к какой-то одной, конкретной сцене, но есть типовые ситуации которые хотелось бы обсудить.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
SDL3 для Web (WebAssembly): Реализация движения на Box2D v3 - трение и коллизии с повёрнутыми стенами 8Observer8 20.02.2026 Содержание блога Box2D позволяет легко создать главного героя, который не проходит сквозь стены и перемещается с заданным трением о препятствия, которые можно располагать под углом, как верхнее. . .	Конвертировать закладки radiotray-ng в m3u-плейлист damix 19.02.2026 Это можно сделать скриптом для PowerShell. Использование . \СonvertRadiotrayToM3U. ps1 <path_to_bookmarks. json> Рядом с файлом bookmarks. json появится файл bookmarks. m3u с результатом. # Check if. . .	Семь CDC на одном интерфейсе: 5 U[S]ARTов, 1 CAN и 1 SSI Eddy_Em 18.02.2026 Постепенно допиливаю свою "многоинтерфейсную плату". Выглядит вот так: https:/ / www. cyberforum. ru/ blog_attachment. php?attachmentid=11617&stc=1&d=1771445347 Основана на STM32F303RBT6. На борту пять. . .	Камера Toupcam IUA500KMA Eddy_Em 12.02.2026 Т. к. у всяких "хикроботов" слишком уж мелкий пиксель, для подсмотра в ESPriF они вообще плохо годятся: уже 14 величину можно рассмотреть еле-еле лишь на экспозициях под 3 секунды (а то и больше),. . .
И ясному Солнцу zbw 12.02.2026 И ясному Солнцу, и светлой Луне. В мире покоя нет и люди не могут жить в тишине. А жить им немного лет.	«Знание-Сила» zbw 12.02.2026 «Знание-Сила» «Время-Деньги» «Деньги -Пуля»	SDL3 для Web (WebAssembly): Подключение Box2D v3, физика и отрисовка коллайдеров 8Observer8 12.02.2026 Содержание блога Box2D - это библиотека для 2D физики для анимаций и игр. С её помощью можно определять были ли коллизии между конкретными объектами и вызывать обработчики событий столкновения. . . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Загрузка PNG с прозрачным фоном с помощью SDL_LoadPNG (без SDL3_image) 8Observer8 11.02.2026 Содержание блога Библиотека SDL3 содержит встроенные инструменты для базовой работы с изображениями - без использования библиотеки SDL3_image. Пошагово создадим проект для загрузки изображения. . .

@Igor3D 1969 / 825 / 115 Регистрация: 01.10.2012 Сообщений: 4,895 Записей в блоге: 2

	Сила (по Ньюьону и без) 17.12.2015, 16:43. Показов 1513. Ответов 38 Метки нет (Все метки) Здравствуйте Есть 3D объекты имеющие массу. Есть движок физики, которому я могу сообщать "силы" (вектора) в результате которых объекты могут двигаться. Пример: юзер включил силу: направление по оси X и величина напр 10. В рез-те объекты движутся с ускорением 10. Сила действует по Ньютону (F = m * a). Чтобы масса не путалась под ногами положим ее = 1 (это домножение на константу). Все хорошо. Предположим так сила прилагается в течение 2 секунд, в рез-те объект приобрел скорость v = (20, 0, 0). Теперь юзер меняет направление силы - она уже действует по Y. Еще через 2 сек v = (20, 20, 0). Это абсолютно корректный рез-т по первому закону Ньютона. НО... он не устраивает юзера. "Чего это объект летит по диагонали? Я силу направил вверх, мне НАДО чтобы он вверх и полетел". Др словами надо гасить инерцию, полностью или частично. Это соответствует тому что объект как бы "активен", типа самолетик умеющий тормозить и.т..п. В приведенном примере гашение выглядит очень просто - да приложим доп силу против текущего вектора скорости (ну точнее против его компоненты не совпадающей с текущим направлением силы). Увы, так нельзя по 2 причинам: 1) Сил может быть сколько угодно, поэтому одна не должна давить все 2) Текущий вектор скорости конечно всегда известен, но он может не иметь ничего общего с приложенными ранее силами. Если напр объект уперся в препятствие то его скорость ноль, а если отскочил - скорость вообще направлена в др сторону. Этим занимается движок, менять скорость напрямую хотя и можно, но ничего хорошего не дает, грамотно прилагать силы. Прошу поделиться соображениями (хотя бы и сырыми). Не по теме: Ну что, опять "стык" теории и практики? :) С уважением Игорь 0

@Shamil1 Модератор 3136 / 2283 / 469 Регистрация: 26.03.2015 Сообщений: 8,885
	27.12.2015, 14:35
	3) Есть угол, задающий ориентацию руля. Угол управляется пользователем. Есть сила стрения, пропорциональная скорости. Есть два коэффициента пропроциональности - "вдоль" и "перепендикулярно". Вы можете считать, что ориентация руля и направление силы - это одно и то же. Но в общем случае, парусник может плыть и против ветра. Добавлено через 2 минуты Раскладываем вектор скорости на "вдоль" и "перепендикулярно" рулю. Вычисляем вектора силы трения в данных направлениях. Складываем и получаем вектор силы трения. 0

@Igor3D 1969 / 825 / 115 Регистрация: 01.10.2012 Сообщений: 4,895 Записей в блоге: 2
	29.12.2015, 15:41 [ТС]
	Сила - это вектор ускорения, во всяком случае с точки зрения ее применения. Направление вектора силы может задаваться всяко-разно юзером в зависимости от типа силы и.т.п. А вот модуль (величина) ее в любом случае задается. Пусть юзер задал величину ускорения 10 (тот же исходный пример) Что мне не нравится в схеме с "трением компоненты" - ее полная "нефизичность". Ускорение 10 - ну какой-то скромный моторчик. Но с др стороны при k = 0.5, v = 100 эта же сила лихо тормозит создавая ускорение минус 50. Что за странный моторчик такой? С др стороны если текущая скорость мала (напр 5) то мы тормозим минус 2.5, хотя "моторчик 10" с гашением такой малой скорости мог бы справиться быстрее. Не по теме: Впрочем я уже потерял интерес к обсуждению - не видно ни одной идеи, повторяется одно и то же "множим на коэффициент" 0

@Igor3D 1969 / 825 / 115 Регистрация: 01.10.2012 Сообщений: 4,895 Записей в блоге: 2
	05.01.2016, 12:04 [ТС]
	Ладно, попробуем др вещь, из той же оперы, может тут лучше пойдет. Есть сила прилагаемая к телу и заданная "точкой цели", др словами есть мишень, которая в любом случае имеет позицию в пр-ве (которая может и сама двигаться), но может и принадлежать поверхности и иметь нормаль. При отсутствии др сил тело движется к мишени по прямой с заданным ускорением. Как и в предыдущем случае макс скорость ограничена. Вопрос: что делать при достижении мишени? Не надо связывать это с "давит на клавишу/джойстик" - представим себе напр 100 объектов у каждого из которых свой "target". Как этим удобно управлять, какой ф-ционал дать юзеру? Здесь нет привязки к какой-то одной, конкретной сцене, но есть типовые ситуации которые хотелось бы обсудить. 0