Fahrzeug Simulation: Physik, Canvas & Co

[Jazzman_Marburg]

Hallo werte Gemeinde!
Hat sich zufällig jemand von der anwesenden Gemeinde mal an einer Simulation eines Fahrzeugs versucht? Nicht mit OpenGl, DeplhiX oder wie all die anderen Grafik-Libs heissen, sondern mit den Onboard Mitteln von Delphi: Canvas & Co.
Mir geht es nicht um die Grafik (double Buffer und OffScreen usw.) sondern eher um die Physik (wohl eher klass. Mechanik) die hinter einer solchen Simulation steckt: Geschwindigkeit, Richtung, Beschleunigung. Mir ist klar, dass man eine solche Simulation beliebig kompliziert machen kann, aber darum geht es mir nicht (jetzt nicht...). Ich habe versucht die einschlägigen Schul-Physik Bücher zu konsultieren, aber es scheitert dann schon an der Frage, wie ich denn Pixel pro Tick so definiere, dass irgendwas sinnvolles an simulierter Geschindigkeit in Bezug auf die Masse oder Kraft herauskommt. (Der wohlwollende Leser wird spätenstens hier merken, dass mir vielleicht auch einige physik. Begriffe nicht ganz klar sind).
Ich suche also sowas wie eine Klasse TFahrzeug, die sich mit einer best. Geschwindigkeit und Richtung auf dem Canvas bewegt. Nachkömmlinge dieser Klasse kann ich dann hoffentlich mit immer feineren Paramtern bestücken, die der Realität immer näher kommen.
Hoffe es ist halbwegs klar geworden, was ich meine...

Würde mich sehr über Kommentare, Links oder gar CodeSchnipsel freuen.

Vorab schon mal einen schönen Tach.

Gruss
Jasmin

[Nikolas]

Die Beschreibung ist etwas vage. Wo liegt denn dein Problem? Nwewtonsche Axiome, Bewegungsgesetze, Reibung? Oder wie man mit einem Timer ein Objekt bewegen kann, ohne dass die Geschwindigkeit vom Rechner abhängt?

[Jazzman_Marburg]

Hallo!

>Wo liegt denn dein Problem? Nwewtonsche Axiome
Ja.

>Bewegungsgesetze
Ja, auch.

>Reibung?
Juups!

> Oder wie man mit einem Timer ein Objekt bewegen kann, ohne dass die Geschwindigkeit vom Rechner abhängt?
Genau!

Mir fehlt eigentlich jeglicher Ansatz, der physikalisch gesehen irgendeinen Sinn macht. Ich habe kein Problem ein Shape von links nach rechts wandern zu lassen, was ja auch eine Art Bewegung ist (naja, zumindest fürs Gehirn). Aber ich weiss nicht wie ich meine Klasse auf vernünftigen physikalischen Boden stelle: Also einen Parameter für Masse, Geschwindigkeit etc.

Ich weiss weiterhin etwas vage, aber das Ziel der Simulation ist doch klar, oder ist das auch nicht zu verstehen?

Vielen Dank für die Prompte Reaktion
Gruss
Jasmin

[Der_Unwissende]

Hi und Herzlich Willkommen in der DP
Deine Frage zu beantworten dürfte etwas schwer fallen. Wie schon gesagt wurde (und du ja auch selbst siehst) ist die Physik ein sehr großes Gebiet, deine Frage sehr allgemein und die Antwort kann beliebig komplex werden.
Das Problem ist also, mit was möchtest du anfangen? Wo scheiterst du hier genau? Und was weißt du schon.

Die meisten Antworten dürften ähnlich unscharf wie deine Frage werden, hier kannst du natürlich schauen, was gerade in die richtige Richtung geht und da dann weiter fragen, aber schöner ist es natürlich immer, wenn du eine halbwegs konkrete Vorstellung hast.

Es gibt ein paar Wichtige Gesetze in der Physik, die du dir anschauen solltest. Für eine Bewegung denke ich fängst du am Besten mit der Impulserhaltung an. Dies ist ein absolutes Grundgesetz und damit kannst du die ersten Zusammenhänge schon gut berechnen. Wie die korrekt formuliert sind findest du sicherlich in jedem (auch schlechten) Physikbuch.
Grob gesagt geht es darum, dass ein Körper, der sich bewegt einen Impuls besitzt. Dieser kann aus der Masse und der Geschwindigkeit des Körpers berechnet werden. Stossen zwei Körper zusammen, so könntest du im einfachsten Fall erstmal annehmen, dass ein solcher Stoss voll-elastisch ist. Das heißt, dass es keine Verformung oder Ähnliches gibt, der Gesamtimpuls muss erhalten bleiben (das gilt immer für geschlossene Systeme) und es ändert sich nur die Geschwindigkeit der beiden Körper. Auch hier sollte dir ein Physikbuch Anhaltspunkte liefern.
Wie gesagt, es wäre der (imho) einfachste Fall mit dem du anfangen könntest. Schau dir einfach mal die Punkte an. Am besten dann direkt dazu weiterfragen (insbesondere auch, wenn du dort einen Teil nicht verstehst).

Ansonsten ist eine Simulation natürlich virtuell. Wenn du einen Körper simulieren möchtest, der sich mit 100.000.000 km/s bewegt, dann wirst du das kaum 1:1 umsetzen können. Einerseits wäre das eine Geschwindigkeit die kein realer Körper annehmen kann und andererseits dürften wenige Monitore 100.000.000 km breit oder hoch sein (und das wäre die pro simulierte Sek. benötigte Größe). Das heißt du setzt das was du zeigen möchtest virtuell um. Du kannst dabei alles mit einem eigenen Maßstab versehen. Das was eine Simulation macht ist die Berechnung was wann wo passiert. Du hast damit die Freiheit deine Zeit beliebig laufen zu lassen. Dann kannst du auch einen Maßstab von 100 Pixel = 1 m oder 100 Px = 1000 m oder oder festlegen. Die Geschwindingkeit mit der du einen Körper bewegst hängt dann von der virtuellen Zeit und der virtuellen Strecke ab. Diese kannst du ganz gewohnt berechnen und in reale Koordinaten auf deinem Bildschirm/in deiner Simulation übertragen.

Gruß Der Unwissende

[markusj]

Einspruch! Ich würde mit der Energieerhaltung beginnen, macht für seine Thematik mehr Sinn^^

mfG

Markus

[Tubos]

Hier noch ein allgemeiner Tip von mir: Das Canvas arbeitet mit Ganzzahlen, man kann da nur ganze Pixel ansprechen.
Du solltest daher die Physik mit Floats berechnen und erst beim Zeichnen in einen Integer umwandeln. Ansonsten würde das viel zu ungenau laufen.

[Der_Unwissende]

Zitat von markusj:

Einspruch! Ich würde mit der Energieerhaltung beginnen, macht für seine Thematik mehr Sinn^^

Nun ja, ein Impuls ist eine gerichtete Größe. Es ging hier um die Geschwindikeit (die auch ein Vektor sein sollte und damit auch eine gerichtete Größe, die zudem auch noch die Richtung des Impuls bestimmt). Die Energie ist natürlich ungerichtet, sehe also nicht ganz den Sinn in deinem Einspruch.
An sich wären allerdings Energieerhaltung und Drehimpulserhaltung die nächsten wichtigen Grundgesetze der Physik.

[boserPascal]

Hallo,

das verfolgte Ziel ist zwar immer noch nicht klar, aber sollte man nicht erstmal mit den drei Bewegungsgleichungen anfangen? Evtl. sind Impuls und Energie im vorliegenden Problem vollkommen unrelevant.

@Jasmin
Für die Gleichungen müßtest du allerdings die Randbedingungen schildern.
Also Anfangsgeschwindigkeit, Beschleunigung etc.. Damit kann man dir dann auch
im Bezug ob evtl doch Impuls-, Energie-Erhaltung einen Ansatz liefern.

MfG

[Nikolas]

Welche drei Bewegungsgleichungen meinst du? Einfach so ins blaue schießen, ohne zu wissen, was eigentlich gemacht werden soll ist nicht sehr sinnvoll. Bei manchen Problemen kommt man fast nur mit EES hin, bei anderen bringt er nichts, weil man an ihm keine Zeitabhängigkeit sehen kann. (Was ja gerade der Witz am EES ist. In der theoretischen Mechanik wird er gerade darüber begründet, dass eine Verschiebung in der Zeit an Bewegungsgleichungen nichts ändert)

[boserPascal]

Beschleunigungs-Zeit-Gesetz und die daraus ableitbare Geschwindigkeit und der Weg. Eben die Gleichungen die du in den ersten Physik-Vorlesungen zu Gesicht bekommen wirst. Aber was bitte ist EES?

MfG