【问题标题】:Apply force in newton to object以牛顿为单位对物体施加力
【发布时间】:2017-06-13 05:35:36
【问题描述】:

如果对一个物体施加一个以牛顿为单位的力,我很难确定我必须改变多少物体的速度:

我有什么:
没有重力或其他力
deltaTime - 自上次滴答以来的时间(以秒为单位)
v - 物体的速度,单位/秒
m - 物体的质量,单位为 kg
d - 作用力的方向

我想做什么:
在一个滴答声(deltaTime)的时间内,我想在d 的方向上向对象施加x Newton 的力。实际上我想相应地改变物体的速度。

我做了什么:
我试图从1 N = 1 kg * m/s2 来改变速度,但我有点迷茫,因为我不知道如何验证我的假设。

更新 我现在真正需要的是在deltaTime 期间由力引起的加速度,所以我可以通过添加这样的加速度来计算我的新速度: newVelocity = velocity + accelerationCausedByTheForceInNewton

【问题讨论】:

标签: math physics game-physics 2d-games


【解决方案1】:

另请参阅:https://en.wikipedia.org/wiki/Equations_of_motion#Uniform_acceleration

假设一个坐标系(x 和 y 方向),您可以将它们分开...您的方向 d 将具有 x 和 y 分量,以及您的速度和加速度。在您的图片中,加速度是“直线向下”(ax = 0),而您的速度是“仅向右”(vy = 0),但我怀疑您是否可以始终假设,所以我不会。这些将所有内容分成 x 和 y 分量:

x1 = x0 + vx0(t1 - t0) + (1/2)(ax0)((t1 - t0)**2)
y1 = y0 + vy0(t1 - t0) + (1/2)(ay0)((t1 - t0)**2)

另外,t1 处的新速度:

vx1 = vx0 + ax0(t1 - t0)
vy1 = vy0 + ay0(t1 - t0)

所以...您的新 x 位置是 (1) 初始 x 位置,添加到 (2) 速度乘以 delta-t 的 x 分量,添加到 (3) 加速度乘以 delta 的 x 分量的一半-t 平方。如果像您的图片vx = 0 和/或ay = 0 那样,这可能会更简单,但上述等式适用于一般情况。

PS,基于F=ma,如果你只知道F进去的力,那么:

 ax0 = Fx0 / m
 ay0 = Fy0 / m

【讨论】:

  • PS, based on F=ma, your acceleration is your force (in Newtons) divided by your mass (in kilograms), which will give an acceleration in meters per second-squared. 说得好,但我以与我的速度(即 m/s)相同的形式寻求加速度(我添加到我当前的速度)。如果我有以 m/s 为单位的加速度,我是否可以将一个方向为 d 的向量和我的加速度长度(以 m/s 为单位)添加到我的速度中以获得我的结果速度?
  • 我已将速度调整添加到答案中;这些也遵循维基百科链接中给出的公式。
  • 在这两个例子中我都不清楚如何计算 ax0 和 ay0。我从A Newton is the force it takes to make 1 kg change its velocity by 1 m/s every second. 想到的是newVelocity = velocity + (unitDirectionOfForce * (forceInNewton / massInKg)) * deltaTimeInSeconds
  • 如果我理解正确:a0 = (F0 / m) ... 通过方程式相应地替换;确保 F 的单位是牛顿,m 的单位是公斤; (相应地修改了答案)
  • 只是为了确定。如果d 是一个单位向量并且我的质量是 5kg 并且力 10N 我的新速度将这样计算:deltaTime = t1 - t0; newVelocity = oldVelocity + d * (deltaTime * (10N / 5kg)); 并仔细检查 - 如果 deltaTime 正好是一秒并且力只会降低速度会完全改变Vector(x: 0, y: 2)
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