重力模拟

Question

我想模拟自由落体和地面碰撞（例如弹跳球）。物体将处于真空状态 - 可以省略空气阻力。与地面的碰撞会导致一些能量损失，因此最终物体将停止移动。我使用JOGL渲染一个点，这是我的下落对象。重力是恒定的（-9.8 m / s ^ 2）。

我找到了一个计算点的新位置的欧拉方法：

deltaTime = currentTime - previousTime;
vel += acc * deltaTime;
pos += vel * deltaTime;

但我做错了什么。该点反弹几次，然后向下移动（非常慢）。

这是一个伪代码（初始pos =（0.0f，2.0f，0.0f），初始vel（0.0f，0.0f，0.0f），gravity = -9.8f）：

display()
{
     calculateDeltaTime();
     velocity.y += gravity * deltaTime;
     pos.y += velocity.y * deltaTime;

     if(pos.y < -2.0f) //a collision with the ground
     {
        velocity.y = velocity.y * energyLoss * -1.0f;
     }

}

获得逼真效果的最佳方法是什么？欧拉方法如何参考恒定加速度方程？

Answer 1

因为漂浮点不会很好地向上舍入，所以你永远不会达到实际为0的速度。你可能得到类似-0.00000000000001之类的东西。

你需要在足够接近时使其为0.0。 （定义一些delta。）

Answer 2

要扩展我上面的评论，并回答Tobias，我会在此处添加完整的答案。

初步检查时，我确定你的速度快速下降。简单地说，动能和速度之间的关系是E = m v^2 /2，因此在获得相对于速度的导数后，你得到了

delta_E = m v delta_v

然后，根据energyloss的定义方式，您可以建立delta_E和energyloss之间的关系。例如，在大多数情况下energyloss = delta_E/E_initial，上述关系可以简化为

delta_v = energyloss*v_initial / 2

这假设时间间隔很小，允许您将第一个等式中的v替换为v_initial，因此您应该能够为您所做的事情侥幸逃脱。需要说明的是，delta_v会从碰撞区块内的velocity.y中减去，而不是您拥有的内容。

关于增加空气阻力的问题，答案取决于它。对于较小的初始下降高度，这无关紧要，但由于反弹和较高的下降点，它可以开始变得更小，能量损失更小。对于1克，1英寸（2.54厘米）直径，光滑的球体，我绘制了有和没有空气摩擦与下落高度之间的时间差：

对于低能耗材料（保留80-90％以上的能量），我考虑将其加入10米及更高的落差高度。但是，如果水滴低于2-3米，我就不会打扰了。

如果有人想要计算，我会分享它们。