Bewegung eines Minigolfballs realistisch berechnen

christian87 · Anmeldungsdatum: 14.02.2007 Beiträge: 5

Hi,

Ich bin neu hier und hoffe ihr könnt mir helfen.
Zu meinem Problem:
Ich programmiere gerade ein Minigolfspiel und nun macht mir die Physik probleme.

Ich habe einen Ball:

r=1-2cm
m=30-150g

Material: Gummi
Untergrund:Beton

Der Ball setzt sich nun in Bewegung. Diese Bewegung soll aber realistisch sein.

Ich möchte die Rollreibung und evtl. das Trägheitsmoment mit einbeziehen.

Habe schon ein paar Sachen probiert komme aber nicht auf eine vernünftige Lösung. Ich hoffe ihr könnt mir helfen.

MfG

Christian

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Was hast du denn bisher schon probiert? Wie hoch hast du deine Ziele gesteckt? Denn beim Programmieren einer Simulation muss man immer abwägen zwischen der Frage, wie realistisch die Simulation sein soll, damit du schon damit zufrieden sein kannst, und der Frage, wie realistisch es ist, den nicht zu unterschätzenden Aufwand zu leisten, das nächstkompliziertere physikalische Modell zu verstehen und umzusetzen.

Wenn dir eine Geradeaus-Rollbewegung auf ebenen Golfbahnen reicht, dann dürfte es schon genügen, für die Rollreibung einen konstanten Koeffizienten anzunehmen, der nicht von der Geschwindigkeit abhängt.

Wenn du bei einer Geradeausbewegung zwischen Rutschen und Rollen unterscheiden möchtest, dann musst du schon etwas genauer modellieren.

Wenn du nur eine Gleitbewegung oder nur eine "Rollbewegung ohne Berücksichtigung des Trägheitsmomentes" auf geneigten Flächen oder in Loopings modellieren möchtest, dann ist das noch ein Stufe komplizierter, aber da könntest du noch gute Chancen haben, das zu schaffen.

Wenn du am Ende aber sogar auch die Rollbewegung inclusive Trägheitsmoment auf geneigten oder gekrümmten Flächen mitbeschreiben möchtest, dann brauchst du nochmal deutlich mehr Physik.

christian87 · Anmeldungsdatum: 14.02.2007 Beiträge: 5

Also ich habe erstmal eine simple Bahn programmiert. Also ein Rechteck mit einem Loch ohne Hindernisse.
Ich habe schon viele Abstriche machen müssen und bin mir auch bewusst, dass ich das Spiel nicht 100% realistisch programmieren kann. Ich programmiere das Spiel als eine Art Abschlussarbeit für mein Abitur, deshalb muss ich halt Physik mit einbringen.

Ich habe ja eine bestimmte Anfangsgeschwindigkeit:

Jetzt durchläuft der Ball ja eine geradlinige beschleunigte Bewegung.
Diese Bewegung wird aber langsamer, also habe ich eine negative Beschleunigung.

Sagen wir ich lasse das Trägheitsmoment erstmal außen vor. Wenn ich jetzt meine Geschwindigkeit berechen, wie verbinde ich diese mit der Rollreibung?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Tipp: Die Rollreibungskraft berechnet man genauso wie die Gleitreibungskraft, nur mit dem Rollreibungskoeffizienten statt dem Gleitreibungskoeffizienten.

christian87 · Anmeldungsdatum: 14.02.2007 Beiträge: 5

Also die Rollreibung berechne ich:

Fr=d/R * Fn

cr=d/R

cr= Rollwiderstandskoeffizient
Fn=Normalkraft (in meinem Fall => m*g)

also R ist ja mein Radius und d ? Eine Materialkonstante?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Mit der Formel mit dem cr (Also F_r = c_r * F_n ) bin ich einverstanden smile

Ob sich das cr für rollende Kugeln als d/R berechnen lässt, weiß ich nicht so genau, auf der Wikipedia-Seite zum Rollwiderstandskoeffizienten scheint sich mir diese Formel auf rollende Räder zu beziehen.

christian87 · Anmeldungsdatum: 14.02.2007 Beiträge: 5

Ja mein Problem ist aber wie verbinde ich die Geschwindigkeit mit der Rollreibung und welchen Wert setzte ich für CR ein?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Welchen Wert für c_r dein Gummiball auf Beton hat, weiß ich nicht. Da müsstest du also noch ein bisschen recherchieren, um da passende Materialkonstanten für deine Formeln zu finden. Falls du da gar nichts finden solltest, könntest du vielleicht vorläufig mal einfach irgendwas einsetzen und ausprobieren, und das solange wiederholen, bis dir der Wert für c_r realistisch erscheint (Lässt du dir den Minigolfball, der da in deiner Anlage rollt, grafisch am Bildschirm anzeigen?). Vielleicht magst du ja sogar den Rollreibungskoeffizienten für so einen Minigolfball selbst experimentell bestimmen, wenn du einen solchen Gummiball mit dem richtigen Radius auftreiben kannst?

Für die "Verbindung der Geschwindigkeit mit der Rollreibung" kannst du genau dasselbe machen wie das, was du aus anderen Problemen sicher schon für die "Verbindung der Geschwindigkeit mit der Gleitreibung" kennst, denn in beiden Fällen wirkt die Reibungskraft ja einfach als die Kraft, die die Bewegung bremst.

christian87 · Anmeldungsdatum: 14.02.2007 Beiträge: 5

Also ich programmiere das Spiel mit Delphi und der Ball bewegt sich graphisch über den Bildschirm. Ich probiere erstmal ein wenig. Danke schonmal für deine Mühe.