可能聽到這個(gè)標(biāo)題你會(huì)問(wèn)：哪些是牛頓擺？雖然你們應(yīng)當(dāng)都見過(guò)，有時(shí)侯也被稱為“永動(dòng)球”“碰碰球”等等，就是五個(gè)質(zhì)量相同的圓球由纜繩固定彼此緊密排列，擺動(dòng)其中一端的單個(gè)圓球去撞擊其它圓球時(shí)，只會(huì)有另一端的單個(gè)球感受彈起，假如拉起兩個(gè)球碰撞球組，另一端的兩個(gè)球?qū)⒁韵嗤乃俾蕪楅_，同理，假如拉起四個(gè)球，另一端的四個(gè)球?qū)楅_，而坐落中間的圓球保持相對(duì)靜止的狀態(tài)，這個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)反映了動(dòng)量守恒定理和能量守恒定理。
而在里，雖然我們也可以復(fù)現(xiàn)這個(gè)精典的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，這么具體是如何操作呢？
1.第一步：構(gòu)建牛頓擺的圓球模型
為了讓圓球沿固定旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所以牛頓擺的圓球都須要兩條線來(lái)牽引，在建模時(shí)也最好根據(jù)這個(gè)邏輯來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)碰撞球，建議你們搜索一個(gè)牛頓擺的模型來(lái)“依葫蘆畫瓢”。
圖1
首先我們新建一個(gè)圓球，再新建兩條牽引線，之后先選擇牽引線再按住Shift選擇圓球，將圓球設(shè)置為牽引線的父級(jí)，這樣我們的圓球運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引線也會(huì)自然追隨，具體設(shè)計(jì)如圖1所示。考慮到的化學(xué)引擎對(duì)小規(guī)格、小重量物體的模擬精度并不高，反而很容易出現(xiàn)各類稀奇奇特的問(wèn)題，所以在這兒我們并不須要根據(jù)嚴(yán)格比列來(lái)制做。
2.第二步：設(shè)置質(zhì)心碰撞關(guān)系
接出來(lái)在兩條牽引線頂端的中間位置新建一個(gè)小方塊，在化學(xué)面板上將其設(shè)置為質(zhì)心療效的被動(dòng)模塊，之后再把圓球設(shè)置為質(zhì)心模式的活動(dòng)項(xiàng)，這兒注意要把碰撞更改為球狀，表面響應(yīng)里的磨擦?xí)屌鲎诧@得攣縮，所以要設(shè)置為0，而彈跳力是保證圓球正常彈起，但若果設(shè)置為1會(huì)出現(xiàn)不受控的亂彈，所以設(shè)置為0.95，具體參考圖2。
這時(shí)侯倘若直接播放視頻，你會(huì)發(fā)覺球感受帶著牽引繩一起往下掉，所以我們還須要把它們和小方塊進(jìn)行化學(xué)綁定。先選擇圓球，再按住Shift選擇小方塊，在物體菜單中選擇質(zhì)心、連接，如圖3所示。這時(shí)侯會(huì)出現(xiàn)一個(gè)質(zhì)心約束的空物體，我們把這個(gè)空物體聯(lián)通到小方塊的位置，之后在質(zhì)心約束中，把類型從“固定”切換為“點(diǎn)”，具體設(shè)置可參考圖4。這個(gè)操作的涵義就是圓球的數(shù)學(xué)運(yùn)動(dòng)是以小方塊為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)
圖2
圖3
圖4
3.第三步：補(bǔ)全牛頓擺的其他部件，實(shí)現(xiàn)化學(xué)療效
搞定前兩步以后，我們接出來(lái)須要做的就是完成整個(gè)牛頓擺的建立和達(dá)到想要的療效，接出來(lái)如圖5所示地復(fù)制4組我們剛才做好的全部物體，注意在物體之間要預(yù)留一點(diǎn)點(diǎn)空間，防止出現(xiàn)胡亂碰撞的問(wèn)題。
圖5
之后將第一個(gè)圓球進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，也就是把它“拉上去”，這時(shí)侯只需深吸一口氣，按下播放鍵，大多數(shù)情況下，你都能成功獲得如圖6的牛頓擺療效啦！
圖6
假如你的療效出現(xiàn)了問(wèn)題，要么就是初始擺動(dòng)幅渡過(guò)大，要么就是圓球擺放距離不均勻，要么就是質(zhì)心世界環(huán)境的設(shè)置有問(wèn)題，我們可以在場(chǎng)景屬性中調(diào)整質(zhì)心世界環(huán)境的數(shù)值，如圖7。的質(zhì)心設(shè)置比較麻煩的地方在于它在播放時(shí)都會(huì)主動(dòng)烘培數(shù)據(jù)，但當(dāng)你更改參數(shù)后它并不會(huì)主動(dòng)刪掉烘焙數(shù)據(jù)，所以假如忘掉自動(dòng)刪掉物理實(shí)驗(yàn)碰撞球，才會(huì)出現(xiàn)“為什么我明明更改了參數(shù)但還是不按套路出牌”的境況。所以建議在質(zhì)心世界環(huán)境中一是調(diào)高子步數(shù)和迭代次數(shù)，二是每次更改數(shù)據(jù)后一定要先清理、再烘培，還可以依據(jù)須要來(lái)調(diào)整速度，雖然我們不是嚴(yán)格依照物體比列來(lái)設(shè)計(jì)，常常會(huì)出現(xiàn)球體聯(lián)通速渡過(guò)慢等問(wèn)題。
療效完成后，接出來(lái)就是把整個(gè)牛頓擺的造型搞定，這一步也很簡(jiǎn)單，基本上就是按圖索驥，照著你找的參考圖簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單做一個(gè)就完事兒，最終的療效如圖8所示。
圖7
圖8
本章小結(jié)：質(zhì)心化學(xué)系統(tǒng)可玩性很豐富
作為最好玩的數(shù)學(xué)系統(tǒng)之一，質(zhì)心系統(tǒng)可以做的事情實(shí)在太多，即使在算法精度上并沒(méi)有非常高，但依然可以實(shí)現(xiàn)許多有趣的療效，而聯(lián)動(dòng)質(zhì)心約束然后的可玩性又進(jìn)一步得到升華。在本次教學(xué)中，牽引圓球沿軌跡碰撞就是一個(gè)挺好的事例，感興趣的讀者同學(xué)們可以自行嘗試各類設(shè)置，相信大家都能發(fā)覺好多的“新臺(tái)灣”！
