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Espacio Pausar / reanudar
S Paso a paso
C Limpiar lienzo
B Borrador
1 Arena
2 Agua
3 Fuego
4 Piedra
6 Pólvora
8 Ácido
9 Lava
Guía de física de partículas, dinámica de fluidos y autómatas celulares
Aprende cómo funcionan los autómatas celulares 2D en simulaciones de arena (*falling sand*), la termodinámica de cambios de fase, la densidad de fluidos inmiscibles y las reacciones en cadena a 60 FPS.
Principios computacionales de los autómatas celulares 2D
Un autómata celular es un modelo matemático compuesto por una matriz regular de celdas bidimensionales discretas. Cada celda almacena un estado correspondiente a un tipo de elemento (arena, agua, piedra, ácido, fuego) y un conjunto de variables de estado (temperatura, velocidad vertical, vida útil y densidad).
En cada ciclo de simulación (a 60 fotogramas por segundo), el motor recorre la matriz de abajo a arriba para calcular la trayectoria de caída de cada partícula. Si la celda inmediatamente inferior está vacía, la partícula cae; si está ocupada, evalúa los desplazamientos diagonales (izquierda y derecha) aplicando un factor de aleatoriedad para simular el ángulo de rozamiento interno y el apilamiento natural característico de los materiales granulares.
Tabla física de elementos, densidades y reactividad química
| Elemento | Estado de la materia | Densidad relativa (vs agua) | Inflamabilidad | Reactividad química principal |
|---|---|---|---|---|
| Arena | Sólido granular | 1,60 (hunde en agua y aceite) | Inerte | Se funde en vidrio ante plasma o lava prolongada |
| Agua | Líquido Newtoniano | 1,00 (referencia base) | Extintor | Apaga fuego; enfría lava en piedra generando vapor |
| Aceite | Líquido hidrófobo | 0,85 (flota sobre agua) | Alta (combustión rápida) | Arde en presencia de chispas o fuego liberando humo denso |
| Ácido | Líquido corrosivo | 1,20 (disolvente) | Inerte | Disuelve madera, plantas y carne liberando efervescencia tóxica |
| Lava | Fluido magmático denso | 2,80 (muy pesada) | Fuente térmica (> 1.000 °C) | Quema todo material orgánico; se petrifica al tocar agua |
| Pólvora | Sólido granular explosivo | 1,45 (cae como arena) | Explosiva instantánea | Detona al contacto con calor generando ondas de choque |
| Dinamita C4 | Sólido plástico inerte | 1,65 (estable a golpes) | Detonación radial | Requiere fuego directo o chispas de plasma para detonar |
| Semillas | Orgánico vivo | 0,90 (flotan parcialmente) | Muy combustible | Absorben agua del suelo para germinar y ramificarse |
Estratificación hidrostática y dinámica de fluidos inmiscibles
El motor de partículas resuelve el principio de Arquímedes intercambiando celdas en función de su masa específica. Cuando se vierte aceite sobre una masa de agua, las partículas de aceite ascienden progresivamente hacia la superficie debido a su menor peso volumétrico, formando una capa flotante perfectamente definida. Asimismo, al arrojar arena sobre el agua, las partículas sólidas descienden a través de la columna líquida desplazando el agua hacia arriba hasta sedimentar en el fondo del recipiente.
Cómo simular partículas y reacciones químicas con autómatas celulares
1
Elegir un material o elemento interactivo
Selecciona en la barra de herramientas el material deseado: sólidos granulares (arena), fluidos (agua, aceite, ácido), energía (fuego, plasma) o explosivos (pólvora, C4).
2
Dibujar sobre el lienzo o rellenar áreas
Usa el pincel continuo o la herramienta de cubo de pintura estanco para trazar recipientes, canalizaciones o presas sobre el lienzo.
3
Configurar la gravedad y velocidad de simulación
Alterna entre gravedad terrestre (1.0g), lunar (0.16g), espacial (0g) o jupiteriana (2.5g), o activa el modo a cámara lenta para observar la difusión celular.
4
Observar reacciones en cadena y termodinámica
Introduce fuentes térmicas o reactivos para desatar combustiones, solidificación de lava en roca, ebullición o detonaciones destructivas.
Preguntas frecuentes sobre el laboratorio de partículas
¿Qué es un simulador de arena (*falling sand*) y cómo funciona?
Es un modelo computacional basado en autómatas celulares 2D donde cada píxel representa una partícula con propiedades físicas de masa, densidad, temperatura y estado de agregación. En cada ciclo (a 60 FPS), las reglas de vecindad evalúan las celdas adyacentes para aplicar gravedad, empuje hidrostático y termodinámica.
¿Cómo interactúan los fluidos como el agua, el aceite y el ácido?
El simulador calcula la densidad relativa de cada líquido: el aceite (menos denso) flota sobre el agua, mientras que los sólidos como la arena se hunden. El ácido corroe los materiales orgánicos y minerales, disolviéndolos con emisión de efervescencia y gases.
¿Qué reacciones termodinámicas se producen entre fuego, hielo y lava?
El fuego derrite el hielo transformándolo en agua y evapora los líquidos en vapor ascendente. El contacto directo entre agua y lava a más de 1.000 °C provoca un enfriamiento térmico violento que solidifica la lava en basalto/piedra mientras el agua pasa inmediatamente a vapor.
¿Cómo afecta el cambio de gravedad a los autómatas celulares?
Al reducir la gravedad (Luna o Gravedad Cero), las partículas flotan en suspensión browniana y la convección de fluidos se ralentiza. Con gravedad jupiteriana o invertida, los elementos pesados caen o ascienden velozmente acumulando presión hidrostática.
¿Se ejecuta el simulador en local o requiere conexión a servidores?
El simulador se ejecuta al 100 % en el navegador del cliente mediante JavaScript y la API Canvas HTML5 optimizada, con consumo nulo de datos de servidor y total privacidad.
