Java 组合速度大于初始速度

我在用爪哇做台球游戏。我使用指南来解决冲突。在测试过程中，我注意到碰撞后两个碰撞的台球之间有更多的速度。额外速度的数量似乎是0%-50%。在直射时约为0%，在极宽射程时约为50%。我假设组合速度将保持不变。是我的代码还是我对物理的理解错了

private void solveCollision(PoolBall b1, PoolBall b2) {

    System.out.println(b1.getMagnitude() + b2.getMagnitude());

    // vector tangent to collision point
    float vTangX = b2.getY() - b1.getY();
    float vTangY = -(b2.getX() - b1.getX());

    // normalize tangent vector
    float mag = (float) (Math.sqrt((vTangX * vTangX) + (vTangY * vTangY)));
    vTangX /= mag;
    vTangY /= mag;

    // get new vector based on velocity of circle being collided with
    float NVX1 = b1.getVector().get(0) - b2.getVector().get(0);
    float NVY1 = b1.getVector().get(1) - b2.getVector().get(1);

    // dot product
    float dot = (NVX1 * vTangX) + (NVY1 * vTangY);

    // adjust length of tangent vector
    vTangX *= dot;
    vTangY *= dot;

    // velocity component perpendicular to tangent
    float vPerpX = NVX1 - vTangX;
    float vPerpY = NVY1 - vTangY;

    // apply vector to pool balls
    b1.setVector(b1.getVector().get(0) - vPerpX, b1.getVector().get(1) - vPerpY);
    b2.setVector(b2.getVector().get(0) + vPerpX, b2.getVector().get(1) + vPerpY);

    System.out.println(b1.getMagnitude() + b2.getMagnitude());

}

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并不是所有的解释都是严格围绕这个主题的，我将假设最小的先见之明，以适应未来的潜在用户-不幸的是，一些人可能会因此觉得它迂腐

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速度不是一个守恒量，因此碰撞前的速度之和不一定等于碰撞后的速度之和

这对于非弹性碰撞更为直观，特别是当你考虑一个场景，比如小行星撞击地球的月球时，一个典型的撞击速度是每秒10到20公里的量级。如果标量速度在这种情况下是守恒的——即使是在45°（最有可能的）的“宽”撞击角下——月球产生的速度将足以将其从地球轨道上弹射出去

很明显，对于非弹性碰撞，标量速度不一定守恒。弹性碰撞不那么直观

正如你所注意到的，这是因为在一个场景中，完美弹性碰撞中的标量速度是守恒的（直接碰撞），而非弹性碰撞永远不会守恒速度2。这造成了不可接受的不一致

要纠正这一点，我们必须将速度视为一个向量，而不是一个标量。考虑两个球之间最简单的弹性碰撞：静止的一个球，第二个球击中第一个“直”（冲击角为90°）。第二个球将静止，第一个球将以与第二个球的初始速度相等的速度离开碰撞。速度是守恒的——前后速度之和相等——一切都很好

但是，对于90°以外的碰撞角，情况并非如此，因为幅值和无法考虑抵消的矢量分量。例如，假设你有一个球再次静止，第二个球以45°击打它。然后，两个球将以与第二个球的初始移动方向3成45°的角度离开碰撞。然后，两个球也将具有与初始运动方向平行的相同速度分量，并且相等但相反垂直速度分量。取矢量和时，两个垂直分量将相消，两个平行分量的和将恢复初始速度矢量。但是，每个球产生的速度向量的大小将大于第二个球的初始速度的大小-因为大小是通过平方值的总和计算的，因此不考虑相反的分量

当然，最好的方法不是看速度，而是看动量——正是动量守恒决定了上述行为，就动量而言，解释非常简单：它规定在完全弹性碰撞中，质心的速度不得改变

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1更大的一个——因为地球最近捕获了一颗行星

事实上，这是非弹性碰撞定义的一部分

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3有关计算偏离角的更多背景信息，请参见。

不要使用浮动。用双倍来代替。@FredK好的，但是为什么？两个球的组合速度不一定等于单个球的初始速度-唯一必须守恒的量是能量和动量。为了在高入射碰撞中保持动量守恒，两个球的动量向量的垂直分量必须相等且相反。这就产生了两个速度向量，它们的大小和可能大于碰撞前第一个球的速度大小。@WilliamMiller我使用了碰撞前后两个球的大小和，而不仅仅是一个球和两个球的大小和。我理解这一点，但在这两种情况下，相加的是大小而不是向量，这个量值不一定是守恒的。有关原因的详细解释，请参见我的答案