【物理】マニュアル大公開その3！アニメーターに必要な基礎知識

こんにちは、3Dアニメーターらいはん です！

今回も過去、専門学校の講義で使用したマニュアルを大公開！
アニメーターに必須知識にして、基礎にあたる物理です。

■慣性とは？

めっちゃ耳にする慣性の法則！

慣性とは何か？
慣性の法則・物体が外力を受けない場合、静止した物体は静止を続け、運動する物体は運動状態を変えず等速直線運動を続ける。
慣性を利用した例：ジェットコースター、だるまおとし

■重い軽いの違い、遠心力

軽い物は動かす際に、小さな力（エネルギー)ですむため、動きやすく、止まりやすい。
重い物を動かす際に、大きな力（エネルギー）が必要なため、動きにくく、止まりにくい。

遠心力は慣性による力です。
真っ直ぐ走っている状態から曲がろうとすると、真っ直ぐ進もうとする慣性が働き、うまく曲がれません。
まるで、曲がろうとする方向とは逆方向に引っ張られているような感覚になります。

■重力、ボールの動き

それぞれの星（太陽や月など）では、
重力（星が中心向かって引っ張る力）が働きます。
※自由落下・・重力以外の力が働いていない状態（空気抵抗もなし)での落下(等加速度直線運動である)
重さや形の違う物体を同じ高さから同時に落とすと同時に地面へ衝突します。

■投げる（慣性と重力の働き）
重力以外の力が働いていない状態で、投げ上げたボールは横に等速直線運動しつつ、地面に衝突するまで下に鉛直投げ上げ運動する。
下図では、横に等速で進みつつ、ボールは上に対して徐々に減速し、やがて落下していく。
放物線を描くことがポイント。
※投げる角度やスピードによって飛距離や高さが変化する(ちなみに一番跳ぶ角度は45°）

■地球上でボールのバウンド
地球上でのボールのバウンドは、空気抵抗や地面との摩擦により余々に減速して止まってしまいます。
地面との反発具合は、ボール＆地面の素材や構造、環境等で決まります。

◾️作用反作用の法則、反発、運動量保存則

■ボールのバウンド2
弾み具合は物体の材質や形状、地面の材質&状態で大きく左右されます。
モーションを作るときは、しっかり意識しましょう。
力を加えず落下させた場合、大きく弾む条件として「硬い地面」「硬いもしくは弾力があるほどよい重さがある小さなボール」がよいです。

■作用・反作用
一方が受ける力と他方が受ける力は向きが反対で大きさが等しいことを作用・反作用の法則といいます。
相対する方向から同じ力で押し合うと両者動きません。

■反発
2つの物体が衝突して跳ね返るとき、衝突前に近づく速さより衝突後に互いに遠ざかる速さの方が遅い
(衝突前＞衝突後）
衝突後、なぜ遅くなるのか？・・・
衝突時に、音や物体の内部エネルギーで消費されるため、遅くなります。
ちなみに2つの物体が硬いほど反発する力が強い(例:ビリヤードの玉やゴルフボール）

■運動量保存の法則
外部から力が加わらない限り、運動量の総和は変わらないという物理法則。
※下図のおもちゃがわかりやすい例です。ビリヤードなども例に挙げられます。
ニュートンのゆりかご

最後に

地球やそれっぽい星上でアニメーションを見せる際に、ある程度説得力を必要とします。
そこで物理法則をうまく取り入れる必要があります。
ただアニメーションでは、良いバランスのウソ(誇張)をしていく演出も必要ですので、物理を上手く使いこなせたら最高だなぁと毎回感じています。

▽過去に同じことを書いていましたね。この記事は、マニュアル開示という事でよろしくお願いします。