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Clase 058 — RigidBody3D, fuerzas e interacción física

Parte: 2 — Desarrollo 3D: motores, escenas y transformaciones · Fuente: Documentación oficial de Godot Engine 4.x — RigidBody3D ⏱️ Duración estimada: 60 min · Nivel: Intermedio

🎯 Objetivo

Dominar el cuerpo dinámico RigidBody3D: cómo la masa, la fricción y el rebote (PhysicsMaterial) modelan su comportamiento, y cómo aplicarle impulsos y fuerzas (apply_central_impulse, apply_force) para empujar, disparar y derribar objetos de forma realista.

📚 Resultados de aprendizaje

Al finalizar, el alumno podrá:

Distinguir cuándo conviene RigidBody3D frente a CharacterBody3D.
Configurar masa, linear_damp, fricción y rebote mediante PhysicsMaterial.
Aplicar impulsos instantáneos y fuerzas continuas y saber cuándo usar cada uno.
Hacer que un CharacterBody3D empuje objetos dinámicos a través de las colisiones.
Construir y derribar una torre de cajas disparando una esfera con impulso.

🗺️ Temas

#	Tema	Por qué importa
1	RigidBody3D vs CharacterBody3D	Simulación automática vs control manual
2	Masa e inercia	Determinan cuánto cuesta mover el objeto
3	PhysicsMaterial	Fricción y rebote realistas
4	apply_central_impulse	Cambio de velocidad instantáneo (disparos, golpes)
5	apply_force / apply_central_force	Empuje continuo (viento, motores)
6	Damping	Frenado del movimiento y giro
7	Empuje por contacto	Interacción CharacterBody3D → RigidBody3D
8	Modos de RigidBody3D	freeze, sleeping y su efecto en rendimiento

📖 Definiciones y características

RigidBody3D: cuerpo cuyo movimiento resuelve el motor a partir de fuerzas, gravedad y colisiones. Clave: nunca fijes su global_position cada frame; rompes la simulación.
mass: masa en kg del cuerpo. Clave: a mayor masa, más impulso hace falta para moverlo la misma cantidad.
PhysicsMaterial: recurso con friction (0–1) y bounce (0–1). Clave: se asigna en la propiedad physics_material_override.
apply_central_impulse(v): suma un impulso (Vector3) al centro de masa, cambiando la velocidad al instante. Clave: úsalo una sola vez, ideal para disparos o saltos.
apply_central_force(v): aplica fuerza continua cada frame de física. Clave: llámalo en _physics_process; su efecto depende de la masa.
linear_damp / angular_damp: amortiguación del movimiento lineal y de giro. Clave: valores altos frenan el objeto sin colisiones.
freeze: congela la simulación del cuerpo. Clave: útil para "activar" cajas solo cuando hace falta.
can_sleep: permite que el cuerpo se duerma al detenerse. Clave: ahorra CPU en escenas con muchos objetos.

🧰 Herramientas y preparación

Godot 4.x con un nivel base (suelo StaticBody3D de la clase anterior sirve). Prepara una escena reutilizable Caja.tscn con RigidBody3D + MeshInstance3D (BoxMesh) + CollisionShape3D (BoxShape3D). Crea un PhysicsMaterial en el sistema de archivos. Revisa la referencia de RigidBody3D y Physics materials.

🧪 Laboratorio guiado

Construiremos una torre de cajas y una esfera-proyectil que las derriba.

1) La caja reutilizable. Crea Caja.tscn: raíz RigidBody3D (mass = 1.0), hijo MeshInstance3D con BoxMesh (0.5³) y CollisionShape3D con BoxShape3D de igual tamaño. Asigna un PhysicsMaterial con friction = 0.8, bounce = 0.0 en physics_material_override.

2) Apilar la torre por código. En el nivel, adjunta a un Node3D llamado Torre:

extends Node3D

@export var caja: PackedScene
@export var filas := 6
@export var lado := 0.5

func _ready() -> void:
    for i in filas:
        var c := caja.instantiate() as RigidBody3D
        add_child(c)
        # Apilar con una pizca de separación para que caigan y asienten
        c.global_position = global_position + Vector3(0, lado * 0.5 + i * lado, 0)

Asigna Caja.tscn al export caja. Al ejecutar, las cajas caen y se asientan formando una torre estable.

3) El proyectil. Crea Proyectil.tscn: RigidBody3D (mass = 2.0) con SphereMesh y SphereShape3D. Añade un script para que se autodestruya:

extends RigidBody3D

func _ready() -> void:
    # Desaparece a los 5 segundos para no acumular objetos
    await get_tree().create_timer(5.0).timeout
    queue_free()

4) Disparar con impulso. En un nodo controlador con Camera3D, añade:

extends Node3D

@export var proyectil: PackedScene
@export var fuerza_disparo := 18.0
@onready var camara: Camera3D = $Camera3D

func _unhandled_input(event: InputEvent) -> void:
    if event.is_action_pressed("disparar"):
        _disparar()

func _disparar() -> void:
    var bala := proyectil.instantiate() as RigidBody3D
    get_tree().current_scene.add_child(bala)
    # Sale desde delante de la cámara, en la dirección a la que mira
    var dir := -camara.global_transform.basis.z
    bala.global_position = camara.global_position + dir * 1.0
    bala.apply_central_impulse(dir * fuerza_disparo * bala.mass)

Define la acción disparar (clic izquierdo) en Input Map. Al disparar, la esfera vuela y derriba la torre.

5) Empujar cajas caminando. Usa el CharacterBody3D de la clase 057. Para que empuje las cajas al chocar, tras move_and_slide():

for i in get_slide_collision_count():
    var col := get_slide_collision(i)
    var cuerpo := col.get_collider()
    if cuerpo is RigidBody3D:
        # Empuja en la dirección del choque, escalado por masa
        cuerpo.apply_central_impulse(-col.get_normal() * 2.0)

6) Observable. Caminas contra la torre y la desplazas; disparas la esfera y las cajas salen volando y ruedan. Sube bounce a 0.6 en el PhysicsMaterial y observa cómo las cajas rebotan.

✍️ Ejercicios

Duplica la masa de las cajas y comprueba cuánto más impulso de disparo necesitas para derribarlas.
Aplica apply_central_force con gravedad invertida a una caja y hazla "flotar".
Sube linear_damp de las cajas a 3.0 y describe el cambio al empujarlas.
Cambia friction a 0.0 y observa cómo las cajas patinan por el suelo.
Activa freeze en las cajas y despiértalas solo cuando el proyectil entra en un Area3D cercano.
Mide (con print) la linear_velocity del proyectil justo antes del impacto.

📝 Reto verificable

Crea una escena de "bolos": diez cajas apiladas en pirámide y una bola pesada que el jugador dispara desde la cámara con impulso. La bola debe derribar al menos la mitad de las cajas de un disparo bien dirigido, y las cajas deben asentarse y dormirse tras caer.

Criterio de aceptación: al disparar, la bola vuela recta desde la cámara, impacta la pirámide y derriba ≥5 cajas; tras unos segundos los cuerpos quedan quietos (dormidos) y el proyectil se autodestruye.

⚠️ Errores comunes

Síntoma	Causa y arreglo
El cuerpo tiembla o atraviesa el suelo	Modificas `position` cada frame en un RigidBody3D. Usa impulsos/fuerzas o `AnimatableBody3D`.
El impulso no tiene efecto	Lo aplicas antes de `add_child` (aún fuera del árbol). Añádelo primero, luego aplica el impulso.
Las cajas explotan al aparecer	Se instancian solapadas. Sepáralas al apilar (deja holgura).
El disparo va en dirección equivocada	Usas `basis.z` en vez de `-basis.z`. En Godot el "adelante" de la cámara es `-Z`.
Todo va muy lento	Demasiados cuerpos activos. Activa `can_sleep` y usa `freeze` cuando corresponda.

❓ Preguntas frecuentes

¿Impulso o fuerza? Impulso para efectos instantáneos (disparo, golpe); fuerza para empujes sostenidos (viento, motor).

¿Puedo escalar un RigidBody3D? Evita escalar el nodo; ajusta el tamaño de la malla y de la forma para no distorsionar la física.

¿Por qué el empuje del personaje es débil? CharacterBody3D no transmite masa; debes aplicar el impulso tú mismo en las colisiones, como en el lab.

¿Cómo hago que un objeto sea dinámico solo al tocarlo? Empiézalo con freeze = true y ponlo en false cuando entre en juego.