Unity中下落物体终端速度不符合物理预期的原因是什么？

我正在学习Unity，测试浮力与物体落水效果，搭建了含平面模拟海洋、不同形状尺寸立方体的测试场景。未使用Unity内置物理重力，自行施加重力后，发现自定义重力下物体下落速度远快于内置重力。

立方体下落约50米后达到终端速度，峰值为-9.61376 Unity单位（项目采用标准单位，即下落速度约9.6米/秒），重力配置为标准的-9.81。

根据牛顿物理计算，终端速度为阻力等于物体重量时的速度，公式为 $F_d = C_d \times (\rho v^2 / 2) \times A$。已知物体阻力系数$C_d=1$，横截面积$A=1$平方米，标准海平面空气密度$\rho=1.204$ kg/m³，物体重量为1kg，计算过程：

9.81 = 1.204 * v^2 / 2  
19.62 = 1.204 * v^2  
16.2956 = v^2  
v = 4.036 m/s

该结果与在线计算一致，但Unity中的结果不符，求问题原因。

可能的问题原因及解决方向 #

1. 重力施加的时间步长错误 #

• 如果你在Update()中直接累加重力到速度，没乘Time.deltaTime，会导致速度随帧率波动且被过度累加。比如写velocity.y += gravity而不是velocity.y += gravity * Time.deltaTime，帧率越高，每秒钟施加的重力次数越多，速度会远超真实加速度。
• 正确做法是在FixedUpdate()中处理物理逻辑，用Time.fixedDeltaTime保证时间步长稳定，避免帧率影响。

2. 阻力计算的方向或公式错误 #

• 阻力方向必须与运动方向相反，公式中的v是速度的标量大小。如果你的代码直接用速度y值平方，没乘以方向系数（比如-Mathf.Sign(velocity.y)），阻力会变成向下的力，完全起不到抵消重力的作用，速度会趋近于重力加速度（9.81 m/s），和你测得的9.6 m/s高度吻合。
• 检查阻力代码：正确的阻力计算应该是float speed = Mathf.Abs(velocity.y); float dragMagnitude = Cd * rho * speed * speed / 2 * A; velocity.y += dragMagnitude * -Mathf.Sign(velocity.y);

3. 物体物理参数与假设不符 #

• 确认立方体的碰撞体尺寸：如果不是1m×1m×1m，横截面积就不是1平方米；
• 检查Rigidbody的质量：是否确实设置为1kg？质量越大，需要的阻力越大才能平衡重力，终端速度也会越高。

4. 物理逻辑的执行时机冲突 #

• 如果同时处理浮力逻辑，检查下落阶段浮力是否错误地没有关闭或反向作用，导致额外向下的力；
• 确认Rigidbody的内置drag参数是否被意外开启，虽然你没使用内置重力，但内置drag会和自定义阻力叠加，不过这里你的结果远大于计算值，大概率不是这个原因。

5. 终端速度的判断误差 #

• 你测得的9.6 m/s接近重力加速度，说明物体可能还没达到稳定终端速度，只是在加速过程中的瞬时值。可以延长下落距离，或者打印每帧的速度值，看是否稳定在某个值，再和计算值对比。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bradley Stephens