Unity中关于作用力方式ForceMode的功能注解

牛顿运动定律包含以下三个定律：

牛顿第一运动定律：

孤立质点保持静止或做匀速直线运动；

用公式表达为：

，式中

为合力，

为速度，

为时间。

牛顿第二运动定律：

动量为

的质点，在外力

的作用下，其动量随时间的变化率同该质点所受的外力成正比，并与外力的方向相同；用公式表达为：

。

根据动量的定义，

。

若质点的质量不随时间变化（即

），则质点运动的加速度的大小同作用在该质点上的外力的大小成正比，加速度的方向和外力的方向相同；用公式表达为：

。

牛顿第三运动定律：

相互作用的两个质点之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上；

用公式表达为：

（式中

表示质点2受到的质点1的作用力，

表示质点1受到的质点2的反作用力）。

功能注解：ForceMode为枚举类型，用来控制力的作用方式，有4个枚举成员，在以下举例中均设刚体质量为m=2.0f，力向量为f=(10.0f,0.0f,0.0f)。

（1）ForceMode.Force：默认方式，使用刚体的质量计算，以每帧间隔时间为单位计算动量。设FixedUpdate()的执行频率采用系统默认值（即0.02s），，则由动量定理

f•t=m•v

可得：10*0.02=2*v1，从而可得v1=0.1，即每帧刚体在X轴上值增加0.1米，从而可计算得刚体的每秒移动速度为v2=(1/0.02)*v1=5m/s。

（2）ForceMode.Acceleration：在此种作用方式下会忽略刚体的实际质量而采用默认值1.0f，时间间隔以系统帧频间隔计算（默认值为0.02s），即

f•t=1.0•v

即可得v1= f•t=10*0.02=0.2，即刚体每帧增加0.2米，从而可得刚体的每秒移动速度为v2=(1/0.02)*v1=10m/s。

（3）ForceMode.Impulse：此种方式采用瞬间力作用方式，即把t的值默认为1，不再采用系统的帧频间隔，即

f•1.0=m•v

即可得v1=f/m=10.0/2.0=5.0，即刚体每帧增加5.0米，从而可得刚体每秒的速度为v2=(1/0.02)*5.0=250m/s。

（4）ForceMode.VelocityChange：此种作用方式下将忽略刚体的实际质量，采用默认质量1.0，同时也忽略系统的实际帧频间隔，采用默认间隔1.0，即

f•1.0=1.0•v

即可得v1=f=10.0，即刚体每帧沿X轴移动距离为10米，从而可得刚体每秒的速度为v2=(1/0.02)*v1=500m/s。

实例演示：下面通过实例演示作用力方式ForceMode中各种作用力类型的使用。

[csharp] view plain copy

using UnityEngine;
using System.Collections;
public class ForceMode_ts : MonoBehaviour
{
public Rigidbody A, B, C, D;
//作用力向量
Vector3 forces = new Vector3(10.0f, 0.0f, 0.0f);
void Start()
{
//初始化4个刚体的质量，使其相同
A.mass = 2.0f;
B.mass = 2.0f;
C.mass = 2.0f;
D.mass = 2.0f;
//对A、B、C、D采用不同的作用力方式
//注意此处只是对物体增加了1帧的作用力
//如果要对刚体产生持续作用力请把以下代码放在FixedUpdate()方法中
A.AddForce(forces, ForceMode.Force);
B.AddForce(forces, ForceMode.Acceleration);
C.AddForce(forces, ForceMode.Impulse);
D.AddForce(forces, ForceMode.VelocityChange);
}
void FixedUpdate()
{
Debug.Log("ForceMode.Force作用方式下A每帧增加的速度：" + A.velocity);
Debug.Log("ForceMode.Acceleration作用方式下B每帧增加的速度：" + B.velocity);
Debug.Log("ForceMode.Impulse作用方式下C每帧增加的速度：" + C.velocity);
Debug.Log("ForceMode.VelocityChange作用方式下D每帧增加的速度：" + D.velocity);
}
}

在这段代码中，首先声明了4个Rigidbody变量和一个Vector3变量，然后在Start方法中对4个刚体的质量都设为相同的值，并分别对4个刚体施加相同的力向量，但使用不同的作用方式。最后在FixedUpdate方法中分别打印出4个刚体的速度，如图10-21所示，对于输出结果的计算方法请参考功能注解部分。

本文章摘自图书《Unity API解析》，源码下载地址：http://www.ituring.com.cn/book/1474

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