Teaching the science of universal gravitation through procedurally generated solar systems

This work aims at creating an Application that supports the teaching of the Theory of Universal Gravitation through the usage of procedurally generated Solar Systems. Users can create four different types of Celestial Bodies (cBodies): Earth-like (Planet), Moon-like (Moon), Saturn-Like (Gaseous) and Sun-like (Star). For each one of them, shape and shading are procedurally generated using Fractional Brownian Motion (FBM) techniques. FBM techniques allow to generate random, but self similar, values. Furthermore, other features, like the presence of oceans, atmospheres and rings, are implemented through the usage of Custom Post Processing Effects. In this way users can dive into the ocean, see sunsets on other planets and fly through the rings. Finally, the educational aspect consists in being able to adjust physical properties of the generated cBodies, such as gravity on surface, radius and initial velocity, and observe, in real time, how their orbits change.

Questo lavoro mira a creare un’Applicazione che supporti l’insegnamento della teoria della Gravitazione Universale attraverso l’utilizzo di Sistemi Solari generati proceduralmente. Gli utenti possono creare quattro diversi tipi di corpi celesti (cBodies): simili alla Terra (Planet), simili alla Luna (Moon), simili a Saturno (Gaseous) e simili al Sole (Star). Per ognuno di essi, forma e colorazione sono generati proceduralmente tramite le tecniche di Moto Browniano Frazionale (FBM). Le tecniche FBM consentono di generare valori casuali, ma simili tra loro. Inoltre, altre caratterstiche, come la presenza di oceani, atmosfere e anelli, sono implementate tramite l’utilizzo di Effetti Custom di Post Processing. In questo modo gli utenti possono tuffarsi nell’oceano, vedere tramonti su altri pianeti e volare attraverso gli anelli. Infine, l’aspetto didattico consiste nel poter regolare le proprietà fisiche dei cBodies generati, come la gravità sulla superficie, il raggio e la velocità iniziale, e osservare, in tempo reale, come cambiano le loro orbite.