Simulación del sistema solar: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Para este proyecto, me propuse crear una simulación de cómo la gravedad afecta el movimiento de los cuerpos planetarios en un sistema solar. En el video de arriba, el cuerpo del Sol está representado por la esfera de malla de alambre y los planetas se generan aleatoriamente.

El movimiento de los planetas se basa en la física real, la Ley de Gravitación Universal. Esta ley define la fuerza gravitacional ejercida sobre una masa por otra masa; en este caso, el Sol en todos los planetas, y los planetas entre sí.

Para este proyecto utilicé Processing, un entorno de programación basado en Java. También utilicé el archivo de ejemplo de Processing que simula la gravedad de los planetas. Todo lo que necesita para esto es el software de procesamiento y una computadora.

Paso 1: simulación bidimensional

Comencé viendo algunos videos sobre cómo codificar esto que Dan Shiffman creó en su canal de YouTube, Coding Train (Parte 1/3). En este punto, pensé que usaría la recursividad para generar el sistema solar, de manera similar a como lo hace Shiffman solo usando las leyes de la física.

Creé un objeto de planeta que tenía 'planetas niños', que a su vez también tenían planetas 'niños'. El código para la simulación 2D no estaba terminado porque no tenía una buena forma de simular las fuerzas gravitacionales de cada planeta. Partí de esta forma de pensar, en una dirección basada en el ejemplo de procesamiento incorporado de la atracción gravitacional. El problema era que necesitaba calcular la fuerza gravitacional de todos los demás planetas de cada planeta, pero no podía pensar en cómo extraer fácilmente la información de un planeta individual. Después de ver cómo lo hace el tutorial de procesamiento, me di cuenta exactamente de cómo hacerlo usando bucles y matrices.

Paso 2: llevarlo a 3 dimensiones

Usando el código de ejemplo para Atracción planetaria que viene con el procesamiento, comencé un nuevo programa para una simulación 3D. La principal diferencia está en la clase Planeta, donde agregué una función de atracción, que calcula la fuerza gravitacional entre dos planetas. Esto me permitió simular cómo funciona nuestro sistema solar, donde los planetas no solo se sienten atraídos por el sol, sino también por todos los demás planetas.

Cada planeta tiene características generadas aleatoriamente como la masa, radio, velocidad orbital inicial, etc. Los planetas son esferas sólidas y el Sol es una esfera de malla de alambre. Además, la ubicación de la cámara gira alrededor del centro de la ventana.

Paso 3: uso de planetas reales

Después de que obtuve el marco para la simulación 3D, usé Wikipedia para encontrar los datos planetarios reales de nuestro sistema solar. Creé una serie de objetos planetarios e ingresé los datos reales. Cuando hice esto, tuve que reducir todas las características. Cuando hice esto, debería haber tomado los valores reales y multiplicarlos por un factor para reducir los valores, en lugar de eso, lo hice en unidades de Tierras. Es decir, tomé la relación entre el valor de la Tierra y el valor de los otros objetos, por ejemplo, el Sol tiene 109 veces más masa que la Tierra. Sin embargo, esto dio como resultado que los tamaños de los planetas parecieran demasiado grandes o demasiado pequeños.

Paso 4: Pensamientos y comentarios finales

Si continuara trabajando en esta simulación, refinaría / mejoraría un par de cosas:

1. Primero, escalaría todo de manera uniforme usando el mismo factor de escala. Luego, para mejorar la visibilidad de las órbitas, agregaría un rastro detrás de cada planeta para ver cómo se compara cada revolución con la anterior.

2. La cámara no es interactiva, lo que significa que parte de las órbitas están fuera de la pantalla, "detrás de la persona". Existe una biblioteca de cámaras 3D llamada Peazy Cam, que se utiliza en la Parte 2 de la serie de videos de Coding Train sobre este tema. Esta biblioteca permite al espectador rotar, desplazar y acercar la cámara para poder seguir la órbita completa de un planeta.

3. Finalmente, los planetas son actualmente indistinguibles entre sí. Me gustaría agregar 'pieles' a cada planeta y al Sol, para que los espectadores puedan reconocer la Tierra y demás.