粒子的属性

属性符号在通常的仿真场景中是否可变
质量m
全局位置p或x

在可变的仿真属性中,通常还会考虑它们的一阶导、二阶导等。

属性符号说明
速度v或\(\mathbf{\dot{x}} \)p的一阶导
加速度ap的二阶导

更新仿真对象的可变属性。

粒子的仿真

当粒子同时受到多个力时,通过相加得到它们的合力。
粒子在各种力的作用下会发生位移(transform)。其p, v, a都会发生改变。

连续形式

真实的物理世界里,属性的变化是连续的。

$$ \begin{cases} \mathbf{v} (t^{[1]})=\mathbf{v} (t^{[0]})+ m^{−1}\int_{t^{[0]}}^{t^{[1]}} \mathbf{f} (\mathbf{x} (t), \mathbf{v} (t), t)dt\\ \mathbf{x} (t^{[1]})=\mathbf{x} (t^{[0]})+\int_{t^{[0]}}^{t^{[1]}} \mathbf{v} (t)dt \end{cases} $$

✅ 速度是加速度的积分,因此\( \Delta v=\int a=\int \frac{F}{M} =m^{-1}\int F\).
✅ 位置是速度的积分,公式的本质上是解积分。

离散形式

💡 为了方便计算机进行计算,需要把连续积分形式转为离散积分形式。 数值积分相关内容请戳这里:link。最后结论是混合式的积分方法。

总结

✅ 质量 \(M\) 是一个标量

应用场景

实际应用场景中对单个粒子进行仿真没有意义。
可以通过不同的方式把粒子组合成系统再进行复杂场景的仿真。