마찰력 및 저항력

ㅋㅋ·2022년 6월 6일

유니티강의

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수직 항력
맞닿은 두 물체 사이에 작용하는 힘으로 접촉면과 수직인 방향으로 밀어주는 힘

중력과 반대 된다고 수직항력이 중력의 반대 방향이라고 잘 못 생각 할 수 있음

마찰력
맞닿은 두 물체가 접촉하여 운동할 때 그 물체의 운동을 방해하는 힘

F(마찰력) = $\mu$ (마찰 계수) $\times$ N(수직 항력)

정지 마찰력
정지해 있는 물체에 작용하는 마찰력

운동 마찰력
운동 중인 물체에 작용하는 마찰력

최대 정지 마찰력
정지해 있던 물체가 움직이기 시작하는 마찰력

빗면에서 물체에 작용하는 중력을 나누어보면 빗면과 수직한 방향 수평한 방향으로 나눌 수 있다.

수직한 힘의 방향과 중력 방향의 끼인각은 $\theta$ 와 동일하다.

중력 방향을 삼각형의 빗면이라고 볼 수 있고 삼각형의 밑면이자 수직한 힘은 $mgcos\theta$ ,

삼각형의 높이인 수평한 힘은 $mgsin\theta$ 가 된다.

이 때의 마찰력은 $\mu mgcos\theta$ 이며 $mgsin\theta$ 가 최대 정지 마찰력보다 크면 아래로 내려가게 된다.

저항력

물체가 유체속에서 운동할 때 받는 힘

F = $(1/2) \rho v^2 C_d A$
= (1/2) $\times$ 유체의 밀도 $\times$ 속도 제곱 $\times$ 항력 계수 $\times$ 단면적

유니티 2D에서는 최대 정지 마찰력과 운동 마찰력이 동일하다.

그리고 두 물체의 마찰력이 다를 때 낮은 값을 가지고 계산하게 된다.

3D에서는 마찰력이 다를 경우 어떻게 계산할지 정할 수 있다. (평균, 작은값, 큰값, 곱)

유니티에서는 저항력 계산의 부하를 줄이기 위하여 아래와 같은 공식을 사용한다.

V = V(1 - D $\times$ dt)

D는 Drag로 RigidBody의 항력 계수 변수이다.

프로젝트 세팅의 Physics 2D에서 Linear Sleep Tolerance 값을 볼 수 있는데

물체의 속도가 해당 값보다 낮아지면 속도가 0이 되게 된다.

그림 출처

kjl