将重力应用于物体

Question

将重力应用于物体

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我在实现物体的重力方面遇到了困难。

我使用OpenGL绘制了一堆圆形物体。我使用delta-x和delta-y来移动这些圆（球）。我正在尝试每帧向y坐标添加一个重力常量，以便模拟被向下拉的情况，但我不知道如何实现。

以下是相关代码：

class Ball
{
    public:
        double x;
        double y;
        double radius;
        double deltaX;
        double deltaY;
};


std::vector<Ball> gAllBalls;  // a vector of balls with random positions and delta-values
double gGravity = ?;  // gravitational constant - I know it's 92 m/s^s, but I don't know how to apply that to deltaX and deltaY


void display(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    for (auto &thisBall : gAllBalls)
    {
        // draw
        glColor3d(thisBall.red, thisBall.green, thisBall.blue);
        DrawCircle(thisBall.x, thisBall.y, thisBall.radius);

        // gravity - not working
        if (thisBall.y + thisBall.radius < gScreenHeight - gGravity)
        {
            thisBall.y += gGravity;
        }

        // wall bouncing
        if (thisBall.y + thisBall.radius + thisBall.deltaY >= gScreenHeight)  // up
        {
            thisBall.deltaY = -thisBall.deltaY;
        }

        if (thisBall.y + thisBall.deltaY - thisBall.radius < 0)  // down
        {
            thisBall.deltaY = -thisBall.deltaY;
        }

        if (thisBall.x + thisBall.deltaX - thisBall.radius < 0) // left
        {
            thisBall.deltaX = -thisBall.deltaX;
        }

        if (thisBall.x + thisBall.radius + thisBall.deltaX >= gScreenWidth)  // right
        {
            thisBall.deltaX = -thisBall.deltaX;
        }

        // move
        thisBall.x += thisBall.deltaX;
        thisBall.y += thisBall.deltaY;
    }
    glutSwapBuffers();
    glutPostRedisplay();
}

我遇到的一个大问题是我不知道如何计算重力，因为我正在使用 deltaX 和 deltaY 而不是使用分别计算速度和距离的变量来计算 92 米/秒^2 的重力。无论我将重力设置为多少，球都不会像应该一样运动 - 不管重力强度如何，所以还有其他问题，但我不知道是什么。

- Grav

这将导致恒定速度，而不是恒定加速度。如果您调整deltaY而不是Y，则可能会更接近您的意图。最好使用工程单位（如米和秒）而不是像素和任意时间步长进行工作，然后根据需要进行转换。最后，您的“G”值有误，实际上是9.8 m / sec ^ 2。 - Jim Lewis

当然，这更有意义。我将其更改为deltaY而不是Y，最初似乎可以工作，但球开始加速得越来越快，而不是减速。我只使用1作为重力常数。我很想使用更好的单位，但我不确定如何实现。你有什么建议或资源吗？ - Grav

“92 m/s^2”，你是在模拟什么，超级木星还是小恒星？ - genpfault

这是哪个应用程序？如果您想在均匀重力场中模拟真实运动，则可以使用方程y_{t} = y_{t-dt} + v_{y,t-dt}dt - 0.5gdt^{2}。y_{t}是时间t的位置，dt是调用“display()”之间的时间，v_{y,t-dt}是上一个时间步长（上次调用“display()”时）的速度，而g是地球上重力加速度（9.8m/s^{2}）的大小。 - PrestonH

顺便说一句，除非你想在地球上进行真实的运动模拟，否则没有使用9.8米/秒^2的真正理由。我上面发布的方程式仍然会给出正确类型的运动，并且您可以将g更改为任何您认为看起来不错的值。 - PrestonH

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- J3STER · Accepted Answer

我认为问题在于物理学，而不是编程技术。对于你的情况，我会将Ball类中的“delta”成员更改为“速度”，因为它们是每个周期（时间）改变对象位置的距离单位，但这只是建议，以便更容易地可视化...

class Ball
{
    public:
        double x;
        double y;
        double radius;
        double speedX;
        double speedY;
};

其次，在你的代码中，你修改了“y”成员而不是速度，因为重力会改变速度，所以出现了问题。尝试这样做，并且出于调试目的，我建议使用点对象（没有半径，只有纯粹的（x，y）坐标）。

因此，总之，我只需将你的重力代码更改为以下内容：

  // gravity - 'fixed'
  if (thisBall.y + thisBall.radius < gScreenHeight - gGravity)
  {
      thisBall.speedY -= gGravity; //notice the '-'
  }

重力的值应该是绝对和正的，这样可以使物理模拟更加简单。如果你尝试这个方法，你会得到一个理想的简单物理模拟器，其中一个球以恒定的速度X运动（只改变方向，而不是大小）。

请尝试一下，并告诉我效果如何。祝好运，加油！=）