2021-04-28 – Melhoria de cálculos na Física da simulação da nave StarShip da SpaceX e adaptação do meu Game Engine em C/C++ à simulação…

Tive de usar várias estimativas para chegar a estes cálculos e não poderão ser 100% exactos (ignorem o drag e o weight que não foram acabados mas esqueci-me de os tirar).

Na NASA e SpaceX eles têm todos os dados, eu não, tenho de me basear um pouco em estimativas, explicarei abaixo. É uma luta um bocado injusta, mas farei na mesma isto funcionar bem. 🙂

Antes de explicar, queria dizer que hoje dei uns retoques e em duplicado! Por um lado, tenho os scripts à esquerda, usados para os cálculos todos de Física para achar os valores correctos, e só quando vir que represento a realidade com 100% exactidão é que poderei avançar. Por um lado adaptei o meu Game Engine à cena da SpaceX, podem ver no ecrã no meio (como ficou horrível), mas já dá para ver a nave a cair lol.

Agora, porquê estimativas?

Há factos que posso chegar facilmente. Como a aceleração gravitacional. Essa temos ideia de quanto é, e sei que varia consoante o local na Terra, dado que a Terra não é bem redonda (também não é plana! :P).

Usei como localização a Boca Chica, onde a SpaceX lança os rockets, para ser mais exacto. A diferença não seria gigante, diga-se de passagem, se escolhesse Portugal, mas quero isto o mais exacto possível.

Outras coisas são relativamente exactas, como o modelo atmosférico que uso, que pode dizer-se é fidedigno.

Escolhi um dia de sol com 16 graus para os cálculos, e não chuva, etc (importante).

Agora onde falha?

Há algo super importante que é o coeficiente de drag, que só se consegue chegar lá através de estudos práticos exaustivos, como aqueles que vêem os aviões fazer em túneis de vento, para achar a resistência que a nave sofre ao cair. Porque é demasiado complexo achar isso em computador, eles fazem os testes práticos para achar o coeficiente. Por isso qual é a solução?

Antes disso, há outra variável estimada. A área tenho ideia de quanto é.

Mas o peso??? Tive de tentar 120 toneladas de dry mass. Eles diziam no ano passado 85 até 120. Mas eu reparei num vídeo da SpaceX a velocidade terminal rondar os 90 m/s e eu ia com uns 64 m/s.

Para fazer subir aos 90 tive de adaptar as variáveis estimadas, as principais, e das duas uma: ou tinha peso a menos, ou o coeficiente de arrasto estava muito abaixo. Mas ele já era bastante alto, e parece-me que o suficiente para uma nave de forma cilindrica. Por isso resolvi subir o peso.

Meti 120 toneladas de dry mass da nave, e 200 toneladas de combustível.

Falta-me depois calcular quanto combustível é gasto por x newtons de throttle usados. Primeiro terei de calcular quantos newtons serão necessários para a manobra, depois quanto isso gasta, para ter um cálculo exacto pois à medida que o combustível é gasto a nave fica mais leve durante a queda, e tudo isso influenciará a simulação.

Mas assim por algo, fingindo que o peso do combustível é o mesmo do início ao fim, vou usar 120 de dry mass e 200 de combustíveis. Ou seja, 330 toneladas de peso.

Eu depois vou tentar chegar a conclusões sobre o combustível gasto (após ver quanto é necessário para as manobras), para saber quanto peso terá a nave.

Mas o importante é que, quer um (peso) quer outro (coeficiente) estejam bem ou mal, é irrelevante de momento, pois se a simulação bater certo, não importa que uma das duas variáveis esteja errada, pois elas se compensarão uma à outra. 😉

Mas pronto, hoje perdi algumas horas a adaptar o game engine, e mais algum tempo a fazer cálculos para achar estimativas adaptadas.

Não se iludam! Há muito cálculo aqui certo. Há muita Física aqui bem.

O meu problema não é com a Física, essa é exacta. O problema é dados sobre a nave, que na NASA e SpaceX têm, e eu não tenho, e tenho de estimar.

Já sabem o meu lema: “Se é possível, eu consigo!”. E se na NASA e SpaceX fazem, também faço. 😀

MAS isso refere-se à Física, pois eu adivinhar dados sobre a nave, já não é possível, por isso só mesmo com estimativas. 😛

Mas isto funcionará. Daqui a uns dias pego nisto de novo. ;P

2021-04-28.

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