Física da Água & Flutuabilidade no Roblox: Ondas de Gerstner, Arrasto Fluido e Simulação Náutica

A água padrão de terreno do Roblox serve para natação simples, mas não oferece a hidrodinâmica necessária para lanchas velozes ou simulações navais realistas.

Ao estruturar um sistema de flutuabilidade multiponto nas extremidades do casco acoplado às ondas de Gerstner em Luau, barcos navegam por ondas oceânicas com estabilidade absoluta.

1. Limitações da Água Padrão do Roblox para Embarcações

Por que o terreno aquático nativo falha em veículos náuticos avançados:

• Aceleração uniforme de flutuabilidade sem cálculo de inclinação de proa e popa.
• Superfície estática sem ondulações oceânicas 3D dinâmicas.
• Lançamentos violentos no ar devido a erros de colisão em alta velocidade.
• Ausência de torque de restauração contra capotamentos em curvas fechadas.

2. Flutuabilidade Multiponto de Arquimedes & Ondas de Gerstner

Cálculo hidrostático distribuído nos cantos do casco:

• Amostragem em 4 cantos do casco: Attachments na proa e popa calculando a profundidade individualmente.
• Fórmula analítica de Gerstner: Determinação da altura da água em qualquer coordenada `(X, Z)` sem meshes pesados.
• Empuxo de Arquimedes amortecido: `F = (Profundidade * Volume * Gravidade * Densidade) - (Velocidade * Amortecimento)`.
• Torque de restauração natural: Aumento de empuxo no lado submerso para estabilização automática.

--!strict
local RunService = game:GetService("RunService")
local Workspace = game:GetService("Workspace")

local BoatPhysics = {}

local WAVES = {
    {Dir = Vector2.new(1, 0).Unit, Steepness = 0.4, Length = 60, Speed = 12},
    {Dir = Vector2.new(0.7, 0.7).Unit, Steepness = 0.25, Length = 35, Speed = 9}
}

local GRAVITY = Workspace.Gravity
local WATER_DENSITY = 1.025
local POINT_SUBMERGED_VOLUME = 850
local DAMPING = 280

function BoatPhysics.GetWaveHeight(worldX: number, worldZ: number, timeVal: number): number
    local elevation = 0
    for _, wave in ipairs(WAVES) do
        local k = (2 * math.pi) / wave.Length
        local c = wave.Speed
        local dot = wave.Dir.X * worldX + wave.Dir.Y * worldZ
        local phase = k * (dot - c * timeVal)
        elevation += math.sin(phase) * (wave.Steepness / k)
    end
    return elevation
end

function BoatPhysics.UpdateBuoyancy(hullRoot: BasePart, sampleAttachments: {Attachment}, vectorForces: {VectorForce})
    local t = Workspace:GetServerTimeNow()
    for i, attach in ipairs(sampleAttachments) do
        local pos = attach.WorldPosition
        local waterY = BoatPhysics.GetWaveHeight(pos.X, pos.Z, t)
        local depth = waterY - pos.Y
        local vf = vectorForces[i]
        if depth > 0 then
            local vel = hullRoot:GetVelocityAtPosition(pos)
            local upwardForce = math.clamp((depth * POINT_SUBMERGED_VOLUME * GRAVITY * WATER_DENSITY) - (vel.Y * DAMPING), 0, 80000)
            local lateralDrag = -Vector3.new(vel.X, 0, vel.Z) * 45
            vf.Force = Vector3.new(lateralDrag.X, upwardForce, lateralDrag.Z)
        else
            vf.Force = Vector3.zero
        end
    end
end

return BoatPhysics

3. Tensores de Arrasto Fluido & Hidrodinâmica

Resistência direcional à movimentação na água:

• Arrasto anisotrópico: Baixa resistência para frente (~0.05) e resistência lateral extrema (~1.2) para impedir derrapagens.
• Planeio vs. Deslocamento: Elevação do casco em alta velocidade reduzindo atrito.
• Amortecimento angular: Estabilização de rolagem e balanço excessivo.
• Vetor de propulsão na popa: Curvas naturais com inclinação para o interior.

4. Propriedade de Rede & Sincronização Multijogador

Desempenho fluido sem atrasos na rede:

• Propriedade de rede direta ao piloto para eliminar atrasos de controle.
• Ondas idênticas calculadas pelo relógio do servidor sem tráfego de rede.
• Fixação de passageiros nos assentos contra ejeções involuntárias.
• Desativação de cálculos em barcos vazios para economia de CPU.

5. Checklist de Produção

Princípios fundamentais no Roblox Studio:

• Centro de massa baixo para evitar capotamentos.
• Colisores invisíveis simplificados com atrito zero.
• Partículas de esteira e áudio marinho calibrados pela velocidade.
• Sincronização visual da malha de água com as equações matemáticas.

Frequently Asked Questions