Применение крутящего момента: applyTorque, applyTorqueImpulse

Крутящий момент (torque) в физическом движке Ammo.js используется для создания вращательного движения объектов. В отличие от силы, которая действует на центр масс и вызывает линейное ускорение, крутящий момент воздействует на ориентацию объекта, вызывая вращение вокруг одной или нескольких осей. Ammo.js предоставляет два основных метода для работы с крутящим моментом: applyTorque и applyTorqueImpulse.

• applyTorque применяется для установки постоянного крутящего момента на объект, который будет влиять на него на каждом шаге симуляции.
• applyTorqueImpulse предназначен для мгновенного изменения угловой скорости объекта, аналогично тому, как импульс силы мгновенно меняет линейную скорость.

Применение applyTorque

Метод applyTorque используется для постепенного вращения объекта в симуляции. Синтаксис следующий:

rigidBody.applyTorque(new Ammo.btVector3(x, y, z));

Где x, y, z — компоненты вектора крутящего момента в локальных единицах сцены. Ключевые моменты использования:

• Вектор крутящего момента задается с учётом направления оси вращения: положительное направление соответствует правилу правой руки.
• Метод добавляет к текущему крутящему моменту, поэтому многократные вызовы суммируются.
• На величину вращения влияет масса и инерция объекта, задаваемые через rigidBody.getInvInertiaTensorWorld(). Чем больше инерция, тем медленнее объект реагирует на одинаковый момент.

Пример применения крутящего момента для вращения куба вокруг оси Y:

let torque = new Ammo.btVector3(0, 10, 0);
rigidBody.applyTorque(torque);

Этот код создаст вращение куба вокруг вертикальной оси, при этом момент будет добавляться каждый шаг симуляции, пока не будет отменён или не изменится величина.

Применение applyTorqueImpulse

applyTorqueImpulse используется для мгновенного изменения угловой скорости объекта. Его синтаксис аналогичен applyTorque:

rigidBody.applyTorqueImpulse(new Ammo.btVector3(x, y, z));

Особенности метода:

• Импульс влияет только один раз на следующем шаге симуляции.
• Размер изменения угловой скорости обратно пропорционален инерции объекта: для объектов с большой массой или высокой инерцией потребуется больший импульс для заметного вращения.
• Полезно для моделирования столкновений, взрывов или мгновенных вращательных воздействий.

Пример: резкий рывок вращения объекта вокруг оси X:

let torqueImpulse = new Ammo.btVector3(5, 0, 0);
rigidBody.applyTorqueImpulse(torqueImpulse);

После выполнения этого кода объект мгновенно начнет вращаться вокруг оси X, но без постоянного момента.

Отличия applyTorque и applyTorqueImpulse

Характеристика	applyTorque	applyTorqueImpulse
Длительность действия	Постоянное воздействие на каждый шаг	Мгновенное, одноразовое
Влияние на симуляцию	Постепенное изменение угловой скорости	Мгновенное изменение угловой скорости
Используется для	Постоянного вращения, вращения под контролем силы	Всплески, столкновения, резкие рывки
Требуемый расчёт инерции	С учетом текущей массы и тензора инерции	С учетом массы и тензора инерции, но импульс учитывает мгновенное изменение

Практические советы

1. Использование btVector3 — всегда создавать новый объект при изменении момента, чтобы избежать непреднамеренного накопления ссылок.
2. Комбинирование методов — часто используют applyTorqueImpulse для мгновенного начала вращения, а затем applyTorque для поддержания движения.
3. Учет центров масс и точек приложения — крутящий момент всегда действует относительно центра масс объекта; смещение точки приложения требует расчета эквивалентного момента.
4. Демпфирование вращения — для контроля скорости вращения и предотвращения неестественного ускорения применяют коэффициенты AngularDamping:

rigidBody.setDamping(0, 0.1); // первая величина — линейное демпфирование, вторая — угловое

5. Оптимизация производительности — при множественных объектах создание новых btVector3 каждый шаг может быть затратным; рекомендуется переиспользовать объекты и изменять их компоненты.

Интеграция с симуляцией

В Ammo.js применение крутящего момента напрямую влияет на шаг симуляции через физический мир:

physicsWorld.stepSimulation(deltaTime, 10);

Где deltaTime — время одного кадра, а второй параметр — максимальное количество итераций для разрешения столкновений. Крутящий момент будет учитываться при расчете новых угловых скоростей и обновлении ориентации объекта через интегратор.

Комбинация с другими методами

• Силы и импульсы — вместе с линейными силами создают комплексное движение объекта.
• Constraints (ограничения) — для объектов, соединенных шарнирами или моторизированными соединениями, крутящий момент используется для имитации моторной функции:

let motorTorque = 5;
hinge.enableAngularMotor(true, 1, motorTorque);

• Обратная связь по ориентации — крутящий момент часто рассчитывают динамически через PID-контроллеры для стабилизации объектов в нужной ориентации.

Заключение по применению

Использование applyTorque и applyTorqueImpulse позволяет гибко управлять вращением объектов в Ammo.js. Постоянные моменты создают плавное вращение, импульсы обеспечивают мгновенные рывки. В сочетании с демпфированием, ограничениями и расчетом центров масс эти методы формируют основу сложной динамики вращения в браузерной физике.