Box2d моделирует с использованием итеративного решателя, и результат может отличаться для разных размеров объектов - это нормально. В руководстве написано, что лучший размер моделируемых динамических объектов составляет 0,1 - 10 и более 50 для статических тел. Кроме того, увеличение всех размеров не приведет к тому же движению в реальном мире. Например, представьте падающую сферу радиусом 1 метр с высоты 100 метров. Например, умножение его радиуса и высоты на 10, очевидно, даст разное время падения, потому что это зависит только от высоты.
Также я однажды попробовал nvidia physx. Я только что создал очень простую сцену - куб, падающий на самолет и подпрыгивающий. Куб был один метр на стороне. Сначала я моделировал с плотностью куба 10, и все было идеально. Затем я решил смоделировать железный куб и изменил плотность на 7200. Как вы понимаете, отскок ожидался полностью таким же, потому что параметр восстановления не изменился. Но симуляция была действительно уродливой - куб упал в самолет и подпрыгнул безобразно. Поэтому очень важно держать значения в рекомендуемом диапазоне.