[英]combined velocity is larger than initial velocity
我正在用 Java 制作台球游戏。 我使用本指南来解决冲突。 在测试过程中,我注意到碰撞后两个碰撞池球之间的速度更大。 额外速度的数量似乎是 0%-50%。 直射约 0%,极宽射约 50%。 我假设组合速度将保持不变。 是我的代码还是我对物理的理解是错误的?
private void solveCollision(PoolBall b1, PoolBall b2) {
System.out.println(b1.getMagnitude() + b2.getMagnitude());
// vector tangent to collision point
float vTangX = b2.getY() - b1.getY();
float vTangY = -(b2.getX() - b1.getX());
// normalize tangent vector
float mag = (float) (Math.sqrt((vTangX * vTangX) + (vTangY * vTangY)));
vTangX /= mag;
vTangY /= mag;
// get new vector based on velocity of circle being collided with
float NVX1 = b1.getVector().get(0) - b2.getVector().get(0);
float NVY1 = b1.getVector().get(1) - b2.getVector().get(1);
// dot product
float dot = (NVX1 * vTangX) + (NVY1 * vTangY);
// adjust length of tangent vector
vTangX *= dot;
vTangY *= dot;
// velocity component perpendicular to tangent
float vPerpX = NVX1 - vTangX;
float vPerpY = NVY1 - vTangY;
// apply vector to pool balls
b1.setVector(b1.getVector().get(0) - vPerpX, b1.getVector().get(1) - vPerpY);
b2.setVector(b2.getVector().get(0) + vPerpX, b2.getVector().get(1) + vPerpY);
System.out.println(b1.getMagnitude() + b2.getMagnitude());
}
并非所有这些解释都严格针对主题,我将假设最少的先见之明以适应潜在的未来用户 - 不幸的是,有些人可能会因此发现它很迂腐。
速度不是一个守恒量,因此碰撞前的速度大小和不一定等于碰撞后的速度大小和。
这对于非弹性碰撞更直观,特别是当您考虑小行星与地球的月球1碰撞等场景时,典型的撞击速度约为每秒 10 - 20公里。 如果在这种情况下标量速度是守恒的——即使在 45°(最有可能的)“宽”撞击角下——月球的最终速度也足以将其从地球轨道上弹出。
所以很明显,对于非弹性碰撞,标量速度不一定守恒。 弹性碰撞不太直观。
正如您所指出的,这是因为存在一种情况,即完美弹性碰撞中的标量速度是守恒的(直接碰撞),而非弹性碰撞从不守恒速度2 。 这造成了不可接受的不一致。
为了纠正这个问题,我们必须将速度视为向量而不是标量。 考虑两个球之间最简单的弹性碰撞:一个球静止,第二个球撞击第一个“直线”(撞击角为 90°)。 第二个球将静止,第一个球将以等于第二个初始速度的速度离开碰撞。 速度是守恒的——前后速度的大小和是相等的——一切都很好。
然而,对于 90° 以外的撞击角,情况并非如此,因为幅度总和未能将矢量分量抵消掉。 举例来说,你有一个球静止不动,第二个球以 45° 撞击它。 然后,两个球将与第二个球的初始行进方向3成 45° 角离开碰撞。 然后,两个球也将具有平行于初始运动方向的相同速度分量,以及相等但相反的垂直速度分量。 当您进行矢量和时,两个垂直分量将抵消,两个平行分量的和将恢复初始速度矢量。 然而,每个球的最终速度矢量的大小将大于第二个球的初始速度的大小 - 因为大小是通过平方值的总和计算的,因此不考虑相对的分量。
当然,最好的方法不是看速度,而是看动量——动量守恒控制着上面概述的行为,就动量而言,解释非常简单:它规定了在完全弹性碰撞中速度质心不能改变。
1更大的一个——因为地球最近捕获了第二颗真正的卫星。
2这实际上是非弹性碰撞定义的一部分。
3有关计算出发角的其他背景信息,请参见此处。
声明:本站的技术帖子网页,遵循CC BY-SA 4.0协议,如果您需要转载,请注明本站网址或者原文地址。任何问题请咨询:yoyou2525@163.com.