Estoy haciendo una simulación de partículas donde las partículas se atraen y se repelen y tienen una distancia ideal donde las fuerzas están equilibradas. Me gustaría usarlo para simular diferentes tipos de materia.
El problema es que, independientemente de las fuerzas entre los átomos, toda la materia que produzco usando esta idea parece terminar teniendo la consistencia de una gelatina muy nerviosa. Si trato de decaer la velocidad de todas las partículas (en un sentido absoluto), entonces se vuelve menos como gelatina, pero si es impulsada a través del espacio, se ralentiza como si estuviera en una especie de éter pegajoso espeso.
Estoy pensando que si tuviera un algoritmo en el que estoy ajustando fuerzas entre partículas, sin usar la velocidad absoluta de ninguna manera (la velocidad relativa entre partículas que interactúan está bien) podría hacer que la materia se "cristalice" sin que actúe como si fuera en un éter.
Tengo un vago entendimiento de que los átomos generan luz cuando vibran con demasiada energía, lo que los ralentiza, supongo, y espero que algún tipo de leyes físicas similares me ayuden a guiarme hacia un algoritmo para hacer esto.
Específicamente, es un sistema, escrito en Web GL, donde codifico las partículas en texturas de gráficos 2D, por lo que la tarjeta gráfica maneja todas las interacciones. Cada partícula crea un campo a su alrededor basado en la siguiente ecuación:
Dónde , y son universalmente constantes, es la distancia a la partícula. es constante por tipo de partícula. Un tipo de partícula podría tener un valor negativo y otro positivo, creando una atracción entre los dos. Esto se explica más abajo.
se multiplica por un vector normalizado que se aleja de la partícula en cuestión para obtener un vector de fuerza.
Esta ecuación crea una especie de "rosquilla" de fuerza alrededor de la partícula, basada en los diversos valores de y .
(En este momento solo tengo la ecuación anterior, pero por supuesto podría agregar otras).
El campo en el que viven las partículas contiene la suma de todos los campos generados por las partículas. El cambio en la velocidad de la partícula se determina de la siguiente manera:
dónde es el vector de campo total en la ubicación de las partículas, es la masa de las partículas y es la "carga de campo" del tipo de partícula, también utilizada en la ecuación anterior.
Hay un número variable de campos. En el escenario más simple solo hay 1 pero en general tengo 2, uno para la fuerza eléctrica y otro para la fuerza de repulsión nuclear.
Parece tener algún tipo de interacción de corto alcance y programa una simulación de dinámica molecular. Otro potencial común para estas cosas es el potencial de Lennard-Jones que podría brindarle más estabilidad.
Hasta donde yo sé, el estado sólido es imposible con la mecánica cuántica. Utilizando el fuerzas que tenemos con la gravedad y la electrostática, no hay manera de construir un sólido estable. Si tiene un patrón de tablero de ajedrez de electrones y protones, podría colapsar por la más mínima perturbación. Entonces, en realidad, uno necesita la mecánica cuántica para tener estados límite adecuados.
Para su simulación, le sugiero que pruebe el potencial de Lennard-Jones. La amortiguación con la velocidad es otra cosa que debería darte estabilidad. Me temo que sin la teoría cuántica no se puede construir una simulación clásica de partículas elementales.
dmckee --- gatito ex-moderador