關於Unity中動摩擦力與靜摩擦力的一些小實驗

 23.3.31    物理材質球中動與靜摩擦力的區別

以上課教材做數據測試，並且為了測試球體滑行距離我將底下的地板大幅擴展至1000000的寬度

在這個狀態下去測試小球的X軸位移量

並且為了測試方便

我先以Power = 10，靜摩擦力為0，動摩擦力只有0.05 的數據下測得小球位移量為101.83

將位移量102視為最接近無重力阻力狀態(太空狀態)的數據

因此本文進行的任何實驗在小球位移量超過102以後的現象都視為無重力阻力狀態

懶人包：

動摩擦力(Dynamic Friction)決定物體用同樣的力可以在這個表面上移動的距離

靜摩擦力(Static Friction)可以理解在物體遇到靜摩擦力時，會被吃掉一部分的力(Power)

以下是各種實驗與結論

第一項實驗、測試靜摩擦力與Power和Mass的關係：

## 以下實驗中動摩擦力皆為0.2 ##

在實驗中我為了先釐清Mass質與靜摩擦力的關係

先將Power = 10，靜摩擦力 = 10，Mass = 1

結果：位移量為24.036

隨後Power = 10，靜摩擦力 = 10，Mass = 10

結果：位移量為24.036

最後Power = 10，靜摩擦力 = 10，Mass = 0.1

結果：位移量為24.036

沒錯，不管Mass質是多了10倍還是只有1/10，位移量都絲毫不差

因此我得到的第一個結論是：

Mass的值與靜摩擦力沒有任何關聯。

排除了Mass以後就可以來測試靜摩擦力與Power的關聯了

以下我將會開始測試Power與靜摩擦力的值個別為多少時，小球的位移量

並且有一個我已經測試出來的大前提，靜摩擦力的值 > Power的五倍時，不管大多少

小球的位移量都會只剩0.0016，這個現象與下面順移的現象應該是相同的原理。

如果靜摩擦力的值等於或略小於Power五倍時，小球不會用滾的，而是變成順移

因此這個現象出現時可以回來注意一下靜摩擦力與Power的值

Ex . Power = 10 ， 靜摩擦力 = 49~50 ， 位移量皆為0.1995

推測可能是因為靜摩擦力的值到達會or不會動的閥值，因此給的力只夠讓小球動一偵就得停

注意：：這個現象意味著今天如果把Power設為100000000之類高到破表的數字，此時就算你的靜摩擦力是他的五倍以上，那他就算動個那麼一偵也會飛出去，因此靜摩擦力是擋不住這種高到很白癡的數值的。 (實際測試過，確實擋不住)

上面兩個現象會讓我在製作表格測試時，靜摩擦力的值最高只會設定到Power的4倍，因為對5倍測試的價值並不大

正式開始實驗，我將會製作一個表格，測試各種Power的情況下，小球會動多遠

透過上面的數據我們可以知道，他不是靜摩擦力：Power然後透過單純的+-*/去做力的輸出

而是真的有一個Unity內建的靜摩擦係數

因此我們不會看到

Power = 5，靜摩擦力 = 5，位移量 = 5；

Power = 10，靜摩擦力 = 10，位移量 = 5 or 10；

這種這麼簡單膚淺的數據，而是真的有一個複雜的摩擦力算式在對你的給的Power進行處理

給出適當的力輸出去推你的小球

第二項實驗：動摩擦力與Power關聯

你說為什麼動摩擦力就不測試一下Mass有沒有差了？

對沒錯，我測了，沒有差，因此以下省略10行證明

直接下結論：Mass值也不會對動摩擦力產生任何有效可見的影響

之後就是對Power與動摩擦力之間，愉快愉快Tanoshii的測試時間了

## 以下實驗靜摩擦力皆設定為5 ##

透過上面靜摩擦力的實驗我們可以了解，物體的位移量的這個結果，是會與Power和靜摩擦力相掛都的，不管是那一項數據太過分都不行

那麼可以省我很多時間的好問題來了，請問動摩擦力是否也與Power有關，在制定的時候需要依照Power的值來規範一個【合理範圍】呢？

沒錯，與上面的靜摩擦力>Power的五倍一樣，動摩擦力在>Power的五倍時，小球動起來像沒在動，但確實是有動個那麼0.00幾，且動摩擦力對於Power的影響是更大的

因為我就算已經把Power定在50，且動摩擦力同樣設為50，小球的位移量居然也只有2.057，因此確定我如果目前想要在測試時把Power的值定在5、10、15、20的話，那動摩擦力的值大概要定在0.05、0.1、0.15、0.2倍的Power值，動摩擦力大概要定成這樣才有辦法好好的測出有意義的數據，當然，如果我發現就算這樣制定規則了，數據還是小的太過分的話，我會再調整的

以下就話不多說，直接給出我的實驗結果表吧~~

沒錯，動摩擦力跟Power的關係，可以說是和靜摩擦力十分相似，不過數據上肯定是有差距的，那麼動摩擦力與靜摩擦力除了數據和算法不一樣以外，到底有什麼區別呢？

這時候就要祭出我們第三項實驗：靜摩擦力與動摩擦力某項為0

我們都知道，如果動摩擦力與靜摩擦力皆為0的時候，那顯然就是我們所稱的無重力阻力狀態，也就是俗稱太空狀態。

那麼如果其中只有一項為0下去做測試呢？

以下我先將動摩擦力設為0，用靜摩擦力來進行測試：

首先統一將Power設置為5，並且沿用之前實驗的設定分別將靜摩擦力按Power的倍數設為5、10、15、20，隨後開始實驗

馬上就可以發現不管四種靜摩擦力數值產生的位移量跑到150以上了還在無止盡的跑下去，基本呈現太空狀態，也就是只要小球進入移動狀態，靜摩擦力就沒辦法讓小球停住

此時我心血來潮將靜摩擦力的值設定為瀕臨之前提到的閥值，這邊就是23，在這個狀態下，雖然小球也是為無止盡的跑下去，但是我能肉眼可見的感覺到它的速度變慢很多，為何小球會變慢，以正常物理現象來說，變慢的原因最有可能是推小球移動的力變小了，但是我的Power始終定在5，實驗的變因只有靜摩擦力的值

因此我在這個現象中推測出一個最有可能的結論，靜摩擦力吃掉了Power這個值去推動小球的力，讓推動小球的力變小，這可能就是靜摩擦力存在的意義。

此外我要再說明，靜摩擦力23可以造成肉眼可見的速度變慢，但這並不代表20、15、10之類更小的值，就不會讓小球變慢，很有可能只是變慢的程度不大，以上面的結論來簡而言之的話就是，20以下的那些數值吃掉的力可能沒有那麼明顯，但並不代表就沒有力被吃掉。

做完動摩擦力歸零，純粹測試靜摩擦力的實驗了

再來就是靜摩擦力歸零，純粹測試動摩擦力

此時我們的實驗數據設為Power = 5，動摩擦力 = 0.05、0.1、0.15、0.2

因為Power只有一個值，所以我這邊就不做表格了，直接來上結果數據

動摩擦力分別為：

0.05 ，位移量為25.434

0.1   ，位移量為12.692

0.15 ，位移量為8.444

0.2   ，位移量為6.321

加碼測試動摩擦力為：

0.025，位移量為50.971

0.01  ，位移量為127.36

0.005，位移量為254.79

什麼？你說為什麼動摩擦力我就願意為了他加碼測試0.005這種小到很白癡的數值，甚至還願意等到他跑了將近3分鐘才停？

這就要直接進入我們的結論環節了，從上面的數據可以看到，Power跟靜摩擦力都固定，動摩擦力的值就算小到這麼誇張，只要他不要是0，那小球也終究是會有停下來的一天

因為這涉及到一個很基本的物理學：

靜摩擦力：即是物體在靜止狀態下受到的摩擦力

動摩擦力：即是物體在移動時所受到的摩擦力

因此只要動摩擦力是0，且靜摩擦力沒辦法阻止物體移動，那麼物體只要開始移動了，就不會再受到任何摩擦力，直接進入太空狀態，因為動摩擦力是0

如何驗證？要驗證這個超花時間的喔，所以我留在最後

動摩擦力 = 0，Power = 5，靜摩擦力 = 5，這次我放小球隨便跑了，放著他給他跑到位移量高達100000還在繼續跑，沒有要停的意思，想驗證的也可以自己試試看，會挺花時間的，不過結會證明，只要沒有動摩擦力，那麼就算靜摩擦力再大，只要Power有辦法稍微推動物體，讓物體開始移動，那麼移動中的物體就會呈現【動者恆動】的狀態

因此可以得到結論：

動摩擦力是在物體移動時才會作用，也是決定物體能跑多遠，決定物體什麼時候停下來的關鍵

靜摩擦力是在你想用Power推動物體時，他會在一開始把你Power給的力吃掉一部分