Песочница

Песочница веществ онлайн: что умеет игра

Песочница веществ — браузерная игра, в которой вы рисуете пальцем или мышью песок, воду, лаву, порох, кислоту и ещё три десятка материалов, а дальше они живут по своим законам. Песок осыпается горкой, вода ищет самое низкое место, огонь поднимается вверх и перекидывается на горючее, лава застывает камнем там, где встречает воду. Готового сценария нет: интересно как раз то, что получается из сочетаний.

Жанр называют falling sand, «падающий песок». Его классика — The Powder Toy, а в Noita на такой же физике построен целый мир. Наша версия работает прямо на странице, без скачивания и регистрации, и одинаково хорошо идёт на компьютере и на телефоне.

• 43 вещества и инструмента, разложенных по вкладкам: основа, жидкости, огонь, химия, электричество, жизнь, особые.
• 51 реакция в журнале открытий: каждая новая всплывает подсказкой, а ненайденные видны как загадки.
• 14 опытов с ограниченным запасом веществ и звёздами за результат.
• 9 готовых сцен, от тихого сада до грозы с молниями и электрической мастерской.
• Жители, рыбы и птицы, которые реагируют на происходящее.
• День и ночь, свечение огня и лавы, синтезированные звуки по кнопке.
• Кнопка «Артефакт» ставит на поле готовую штуку, каждый раз случайную из 50 — предмет или живое существо. Предметов 30: диван, дом, замок, маяк, мельница, ракета, корабль, самолёт, снеговик, ёлка, динозавр, робот, торт со свечами. Всё из настоящих веществ: горит, тонет, взрывается.
• Девятнадцать живых существ, обычных и сказочных: дракон дышит огнём, жар-птица роняет искры, единорог оставляет за собой цветы, гном роет тоннели в песке и камне, слон поливает хоботом, динозавр ест растения, йети замораживает лужи и оставляет снежные следы, призрак проходит сквозь стены, русалка живёт в воде; лошадь, кот, собака, зайчик, пингвин, черепаха, лиса, медведь, бабочка и пчела просто живут своей жизнью. Они боятся огня, кислоты и тока, тонут и замерзают в жидком азоте — ледяной статуей своей формы.
• Кнопка «Расширить мир» прямо на поле: до двух раз добавляет места по сторонам и сверху, земля продолжается, всё нарисованное остаётся на месте. «Лупа» приближает поле вдвое; двигать его можно двумя пальцами, правой кнопкой мыши или с зажатым Ctrl, Ctrl+колесо — плавный масштаб.
• Круговорот воды: лава испаряет озеро, пар поднимается и высоко собирается в облака, облака плывут по ветру и возвращают воду дождём. Почва впитывает дождь, в ней растут семена и саженцы, а лиана — тонкий волшебный стебель — за полминуты вытягивается почти до неба и расцветает наверху.
• Разрушается всё: дерево и ткань горят, стекло и бетон крошит взрыв, кислота разъедает металл, термит прожигает сталь, а лава медленно плавит сталь, медь и бетон — замок или робот в лавовом озере исчезают за несколько секунд.
• Кнопка «В начало» возвращает исходную песочницу обычного размера, если захотелось начать заново.
• Детский режим: тринадцать крупных плиток с картинками вместо надписей — вода, песок, лава, огонь, дерево, лиана, цветы, облако, снег, жители, рыбы, птицы, зверушки, бомба, случайная штука и ластик. Для тех, кто ещё не читает.

Как играть в песочницу с физикой

Выберите вещество в палитре под полем и проведите по полю. Сыпучие вещества и жидкости сыплются из-под кисти с промежутками, как из горсти, твёрдые ложатся сплошной заливкой. Если зажать кисть на месте, вещество будет литься непрерывно.

Инструменты

• Кисть меняет размер от одной клетки до широкого пятна. Тонкой кистью удобно строить провода и жёлобы, широкой — засыпать и заливать.
• Линия рисует ровную прямую между двумя точками. На компьютере то же самое делает зажатый Shift.
• Поверх разрешает рисовать по уже занятым клеткам, например заменить песок камнем.
• Скорость переключает время: обычное, вдвое быстрее и вдвое медленнее. Замедление удобно, чтобы рассмотреть взрыв.
• Пауза останавливает мир, но рисовать можно и на паузе: соберите конструкцию и запустите её целиком.
• Отменить возвращает последние двенадцать шагов, Очистить стирает поле.

На компьютере работают клавиши: пробел ставит паузу, Ctrl+Z отменяет, квадратные скобки меняют размер кисти. На телефоне включите режим «Во весь экран»: поле займёт весь экран, а палитра станет прокручиваться одной строкой. На компьютере и планшете в этом режиме палитра встаёт колонкой справа, а поле растягивается на всю высоту окна.

Как устроена физика песочницы

Поле игры — сетка из тысяч клеток, и в каждой лежит одно вещество или пустота. Шестьдесят раз в секунду программа проходит по всем клеткам и для каждой решает, что с ней будет дальше. Такую модель называют клеточным автоматом: у каждой клетки простые правила, а сложное поведение возникает из того, как клетки влияют на соседей.

У каждого вещества свой набор правил. Сыпучие падают и скатываются, поэтому песок ложится горкой. Камень скатываться не умеет и держит отвесную стенку. Жидкости после падения растекаются в стороны, причём вода быстро, а лава вязко и неохотно. Газы, пар и огонь поднимаются, а дым и пар со временем рассеиваются.

Реакции работают так же: клетка смотрит на соседей. Если рядом с лавой оказалась вода, лава может застыть камнем, а вода превратиться в пар. Так из простых местных правил получаются вулканы, пожары и цепные взрывы.

Плотность веществ: кто тонет, а кто всплывает

Жидкости и сыпучие вещества в песочнице сортируются по плотности. Более тяжёлое вещество меняется местами с лёгким под собой, поэтому масло всплывает над водой, песок тонет, а ртуть уходит на самое дно. Это та же сила, которая держит корабль на воде и о которой рассказывает закон Архимеда: его можно покрутить в тренажёре силы Архимеда.

Попробуйте налить в стеклянную колбу ртуть, воду и масло в любом порядке и посмотреть, как они расслоятся. Если добавить в воду соль, получится рассол: он чуть тяжелее и стекает под пресную воду.

Реакции и журнал открытий

В песочнице 51 реакция, и каждая при первом срабатывании попадает в журнал открытий. Ненайденные показаны знаками вопроса с подсказкой первого компонента, например «Лава + ?». Получается игра в угадывание: что будет, если соединить вот это с вот этим.

Огонь и горение

Огонь поднимается вверх и поджигает всё горючее, что касается пламени: дерево, траву, масло, газ, уголь. Дерево горит долго и оставляет пепел, масло вспыхивает почти мгновенно, а уголь поджигается не сразу, зато тлеет долго и жарко. Вода тушит пламя, а мокрые трава и дерево не загораются вовсе, поэтому полоса воды работает как просека на пути лесного пожара.

Порох и взрывы

Порох от огня или искры взрывается, и каждое зерно в зоне взрыва детонирует следом. Поэтому большая куча даёт серию взрывов, а тонкая дорожка горит как фитиль, даже если поднимается или опускается ступеньками. Ударная волна разбрасывает песок и воду, крошит бетон и разбивает стекло в песок.

Термит, кислота и щёлочь

Термит — смесь алюминия с оксидом железа. В реальности он горит при температуре около 2500 °C и не нуждается в воздухе, потому что кислород уже содержится в оксиде. В игре это видно: горящий термит продолжает гореть под водой и прожигает стальной лист насквозь. О том, что происходит со сталью при нагреве, подробно рассказывает тренажёр диаграммы железо-углерод.

Кислота разъедает почти всё, кроме стекла и стены, а сталь, камень и бетон точит медленно. Щёлочь её нейтрализует: из двух едких жидкостей получаются солёная вода и пар, как в настоящей реакции нейтрализации, где образуются соль и вода.

Холод, лёд и соль

Лёд медленно замораживает соседнюю воду и собирает пар в капли. Тает он от огня и лавы, причём жар действует и на расстоянии: сугроб подтаивает рядом с костром. Соль топит лёд, потому что солёная вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная. Этим же объясняется, зачем зимой посыпают дороги.

Жидкий азот кипит при −196 °C. В игре он испаряется за пару секунд, но успевает мгновенно заморозить воду, погасить огонь, закалить лаву в камень и превратить пар в снег.

Электричество, провода и молния

Батарейка постоянно посылает искры в соседний проводник. Ток в песочнице проводят медь, сталь, ртуть и вода, в том числе солёная. Искра бежит по проводу, зажигает лампы, поджигает порох, газ и масло, а заодно бьёт током жителей и рыб в воде, по которой идёт ток.

Чтобы зажечь лампу, проложите тонкой кистью медный провод от батарейки до лампы. Режим «Линия» помогает вести ровные участки. Тот же приём позволяет устроить подрыв на расстоянии: провод к заряду пороха поджигает его без огня рядом. Если хочется разобраться, как ведёт себя ток в настоящей цепи, загляните в тренажёр закона Ома и симулятор законов Кирхгофа.

Молния и громоотвод

Инструмент «Молния» бьёт с неба в точку под курсором. Разряд поджигает горючее, плавит песок в стекло и запускает ток по проводам, если попал в металл. В природе от удара молнии в песок остаются фульгуриты — стеклянные трубки: кварц плавится при температуре выше 1700 °C. В сцене «Гроза» молнии бьют сами, а стальной громоотвод на доме перехватывает удары, пока деревья вокруг рискуют загореться.

Жители, рыбы и птицы

Жители гуляют по земле, поднимаются на ступеньки и не прыгают с обрывов. Огонь, лаву и кислоту они замечают заранее и убегают, а над головой у встревоженного жителя мигает огонёк. В воде они плывут, держа голову над поверхностью, но долго под водой не продержатся. Жидкий азот превращает жителя в ледяную статую, ток в воде и молния для них тоже опасны.

Рыбы плавают только в воде и погибают, если пруд пересох, замёрз или оказался под током. Птицы держатся в верхней части неба и облетают огонь и дым. Всех троих можно расставлять из вкладки «Жизнь»: жителей на землю, рыб прямо в воду, птиц в свободное небо.

Опыты: задачи на смекалку

Кнопка «Опыты» открывает 14 задач. В каждой выдан свой набор веществ с ограниченным запасом, остаток виден прямо на кнопках палитры. Звёзд можно получить до трёх: за прохождение, за скорость и за экономный расход. Лучший результат сохраняется, а во время опыта ваш мир в песочнице откладывается в сторону и возвращается кнопкой «Выйти в песочницу».

Опыты устроены так, что решение подсказывает физика. Плотину проще заделать песком или цементом, лампу зажечь проводом через верх стены, лёд растопить жаром лавы и углём. Подсказки ко всем задачам собраны в таблице 3.

Сохранение мира и ссылка для друга

Мир и журнал открытий сохраняются в браузере сами, так что после перезагрузки страницы всё окажется на месте. Удачные постройки можно положить в один из четырёх слотов в разделе «Миры», там же видны миниатюры.

Кнопка «Поделиться» сохраняет снимок поля картинкой или создаёт ссылку на мир. Мир сжимается прямо в адрес ссылки, поэтому сервер не нужен: друг откроет её и увидит то же самое. Если у него был свой мир, он не пропадёт, а ляжет в «Миры» как резервная копия.

Чему песочница учит на уроках физики и химии

Песочница не заменяет учебник, но хорошо показывает явления, которые трудно увидеть в классе. Её удобно открыть на уроке или дома, чтобы объяснить:

• агрегатные состояния вещества и переходы между ними: плавление льда, кипение воды, конденсацию пара, кристаллизацию;
• плотность и плавание тел: почему масло всплывает, а ртуть тонет;
• условия горения: горючее, тепло и доступ к пламени, а также то, почему вода и азот тушат огонь;
• химические реакции: нейтрализацию кислоты щёлочью, ржавление железа, схватывание цемента;
• проводники и электрическую цепь: что ток идёт только по замкнутому пути из проводящих материалов.

Похожие наглядные модели есть и для других тем: идеальный газ и изопроцессы, интерактивная таблица Менделеева, атмосферное давление на высоте. Все они собраны в разделе тренажёров.

Частые вопросы о песочнице