Neste tutorial, veremos como configurar alguns Rigid Bodies e uma Hinge Constraint para criar a animação do pêndulo de Newton.
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Neste tutorial, veremos como configurar alguns Rigid Bodies e uma Hinge Constraint para criar a animação do pêndulo de Newton. O tutorial foi criado usando o Blender versão 3.6.
Para começar, estou usando um modelo 3D pronto que possui a estrutura básica e um número considerável de esferas com seus respectivos suportes.
Neste modelo 3D, as esferas e os suportes têm suas origens corretamente posicionadas ao longo do que será o eixo de rotação, mas todos estão parentados à estrutura.
Isso é desnecessário e, na verdade, pode causar problemas na simulação física.
Portanto, como primeiro passo, estou selecionando todos eles e removendo o parent usando o atalho ALT P. Em seguida, escolho a opção "Clear Parent and Keep Transformation" no menu Separate que aparece na tela.
Na verdade, preciso realizar operações que serão repetidas para todas as esferas, então posso excluir todas elas, exceto uma. Assim, consigo realizar as operações na esfera restante e obter cópias pré-configuradas.
Agora temos dois objetos: a base e a primeira esfera com seus suportes.
Podemos ignorar a base, pois ela não fará parte da simulação física.
A esfera tem sua origem na parte superior, ao longo do eixo de rotação.
Isso é muito útil porque exatamente nesse ponto, no eixo vertical da esfera, precisamos adicionar um objeto auxiliar necessário para usar a Hinge Constraint.
Quando adicionamos um novo objeto à cena, ele é posicionado com sua origem no local onde está o Cursor 3D. Portanto, posiciono o Cursor 3D na origem da esfera usando o atalho SHIFT S e depois escolho a opção "Cursor to Selected".
Agora precisamos de um objeto auxiliar para aplicar a Hinge Constraint. Qualquer objeto serve, então estou adicionando um cubo simples e redimensionando-o para melhor visualização.
Depois de redimensionar, aplico as transformações de escala usando o atalho CTRL A. Essa operação talvez seja desnecessária neste contexto, mas é um bom hábito para reforçar.
Com o cubo selecionado, abra a aba Physics na janela Properties e adicione um componente Rigid Body, definindo-o especificamente como Passive.
Esse objeto então participará da simulação de Rigid Body, mas não reagirá às forças. Como mencionado, ele servirá como restrição para a rotação da esfera.
Em seguida, vamos adicionar um Rigid Body à esfera, mas alterando seu tipo para Active, já que a esfera precisa se mover de acordo com a gravidade e outras forças. O valor padrão de massa do objeto é muito baixo, então defino como 100 gramas.
Outra modificação crucial diz respeito ao Collision Shape da esfera. Esse parâmetro inicialmente está definido como Convex Hull por padrão, mas o hull criado pode causar alguns problemas durante a interação com os outros objetos.
Portanto, altero o modo para Mesh. Essa opção exige mais processamento, mas fornecerá um resultado mais preciso.
A tooltip do parâmetro Margin sugere deixar um valor maior que 0. No entanto, por experiência, descobri que neste contexto é melhor defini-lo como 0 para impedir que a simulação física detecte colisões entre objetos mesmo quando eles estão parados, mas muito próximos no início da simulação.
Além disso, precisamos definir um valor muito alto, como 0.9, para o parâmetro Bounciness. Isso garante que as esferas quicam bastante, simulando colisões quase perfeitamente elásticas.
Na seção Dynamics, você encontrará outros parâmetros relacionados ao Damping, que controla a perda de velocidade ou de momento angular ao longo do tempo. Voltaremos a esses parâmetros mais tarde quando fizermos testes com todas as esferas.
Antes de prosseguir, vamos salvar a cena em um novo arquivo.
Durante o tutorial, vou recomendar que você salve o projeto antes de pressionar Play ou iniciar um Bake, pois o Blender travou várias vezes com essa simulação específica quando pressionei Play sem salvar as alterações antes.
Iniciando a animação neste ponto, a esfera cairá no vazio.
Esse é, de fato, o comportamento correto porque ainda não criamos uma Hinge Constraint para restringir a esfera ao cubo que adicionamos anteriormente.
Antes disso, porém, precisamos fazer outra modificação: devemos mover o centro de massa da esfera para dentro da própria geometria. Isso pode ser feito posicionando o Cursor 3D no centro da esfera com SHIFT S no Edit Mode e depois escolhendo "Origin to 3D Cursor" com o botão direito do mouse no Object Mode.
Agora a esfera e o cubo estão perfeitamente alinhados verticalmente.
Antes da renderização, podemos ocultar o cubo, mas por enquanto é útil mantê-lo visível. Selecione-o e vamos criar a Hinge Constraint.
A Rigid Body Constraint precisa ser adicionada, assim como o componente Rigid Body, na aba Physics do editor Properties.
A primeira coisa a fazer é alterar o tipo de Constraint de Fixed para Hinge.
Na seção Objects, você encontrará dois campos onde especificamos dois objetos da cena. A Constraint funciona conectando o objeto chamado Second, que se moverá, ao objeto chamado First, que permanecerá parado.
No nosso caso, podemos definir o Cube como First e a esfera como Second.
Ainda não terminamos porque, com a Hinge Constraint, a rotação ocorre ao redor do eixo Z local do objeto Passive Rigid Body.
Em essência, Hinge é semelhante à Point Constraint, mas restringe o movimento a esse eixo. Como neste projeto a rotação precisa ocorrer ao redor do eixo X global da cena, que atualmente corresponde ao eixo X local do cubo, precisamos rotacionar o cubo em 90 graus no eixo Y. Para exibir os eixos locais, alterei a Transform Orientation da viewport 3D para Local.
Vamos realizar essa rotação pressionando R Y 90.
Salvando o projeto e iniciando a simulação agora... nada acontecerá!
O centro de massa da esfera está corretamente posicionado dentro dela, mas a esfera e a constraint estão perfeitamente alinhadas verticalmente, em equilíbrio.
Portanto, precisamos fornecer uma rotação inicial para a esfera, e então a física cuidará do restante.
Agora que a Origin da esfera está dentro dela, seria útil se pudéssemos rotacionar a esfera e seus suportes ao redor do ponto onde o cubo está localizado.
Por esse motivo, estou adicionando um objeto Empty à cena e imediatamente renomeando-o para ROTATION. Em seguida, seleciono a esfera e também seleciono o Empty ROTATION, com uma multisseleção nessa ordem. Finalmente, pressiono CTRL P para criar a relação parent-child, fazendo com que a esfera se torne filha do Empty ROTATION.
Dessa forma, podemos fornecer a rotação inicial à primeira esfera rotacionando o Empty controlador. Salve o projeto agora e inicie a simulação. Desta vez, a esfera se moverá exatamente como desejado!
Criar as outras esferas é, na verdade, simples, porque podemos usar cópias da primeira esfera e do cubo que possui a Rigid Body Constraint.
Vamos trazer o Empty ROTATION de volta para a posição vertical, selecionar o cubo e a esfera com uma multisseleção e fazer uma primeira duplicata com deslocamento usando SHIFT D Y e o movimento do mouse, posicionando a segunda esfera logo ao lado da primeira.
Especifiquei SHIFT D Y, com a restrição de mover a duplicata ao longo do eixo Y, para realizar o deslocamento da cópia junto com a duplicação. Em outras palavras, o Blender considera essas duas operações como uma única operação.
Isso nos permite criar as outras cópias, já perfeitamente posicionadas, pressionando SHIFT R, que é o atalho para repetir a última operação.
Se tivermos posicionado corretamente as cópias, ao salvar o projeto agora e iniciar a simulação, as esferas permanecerão perfeitamente imóveis em suas posições.
Isso indica que o simulador de Rigid Body não está detectando colisões falsas entre os objetos.
O único inconveniente é que todas as cópias estarão parentadas ao Empty ROTATION, que fornece a orientação inicial da primeira esfera.
No entanto, podemos resolver isso rapidamente selecionando todas as cópias, desvinculando-as do Empty com o atalho ALT P e depois escolhendo Clear Parent and Keep Transformation.
Rotacione o Empty que controla a primeira esfera, salve o projeto e inicie a simulação para analisar o resultado obtido.
Se o resultado estiver satisfatório, o próximo passo é ocultar os cubos com Rigid Body Constraints tanto da cena quanto da renderização final para prosseguir com o render.
Caso as esferas centrais se movam demais, tente reposicioná-las para que fiquem mais próximas umas das outras na configuração inicial. Lembre-se de mover as esferas junto com os cubos que possuem constraints, caso contrário as esferas começarão com sua própria rotação inicial!
Para acelerar a simulação ou fazer as esferas balançarem mais, podemos ajustar alguns parâmetros. Para modificar um parâmetro de todas as esferas selecionadas de uma só vez, pressione e mantenha a tecla ALT enquanto clica com o mouse no parâmetro que deseja alterar.
Em relação às esferas, sugiro aumentar o valor de Bounciness e reduzir significativamente os dois valores de Damping para movimentos lineares e rotações na seção Dynamics da aba Rigid Body.
No entanto, não recomendo diminuir o valor de Friction, pois isso pode gerar movimentos indesejados em esferas que deveriam permanecer paradas.
Na aba Scene do editor Properties, você encontrará o parâmetro Speed, que permite acelerar toda a simulação física.
Na mesma aba, você também encontrará os parâmetros Substeps e Solver Iterations.
Recomendo aumentá-los apenas se você notar erros na simulação física.
Esses parâmetros instruem o Blender a realizar mais cálculos, resultando em uma simulação mais precisa, embora isso aumente o tempo de simulação.
Bem, é isso! Espero que você tenha gostado deste tutorial! Até breve!