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抗力が速度に比例する場合

ニュートンの第二法則を使って運動方程式を書き、初期条件をt=0のとき速度が0であるとして解いてみよう.ここでg は重力加速度、mは質量、b は定数である.

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従って、ここで速度v[t] を次のように定義する.

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これがどのような関数であるかを見るためにPlotしてみよう.

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b をいろいろ変えてみよう.

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時間がたつと速度はg/b (terminal velocity) に近づくことに注意する.

加速度はv[t]をtで微分すれば求まる.すなわち、

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一見複雑にみえるが、

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となる.時間がたつと限りなく0に近づく.

位置はx[t] はv[t] をt について積分すればよい.

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位置を時間の関数としてPlotしてみよう.

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b をいろいろ変えてみよう.

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最初は位置x[t] はゆっくりと(指数関数的に)増大するが時間がたつとt に比例する(比例定数は g/b ) ことがわかる.

抗力が速度の二乗に比例する場合

ニュートンの第二法則を使って運動方程式を書き、初期条件をt=0のとき速度が0であるとして解いてみよう.ここでg は重力加速度、mは質量、b は定数である.

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従って、ここで速度v[t] を次のように定義する.

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これがどのような関数であるかを見るためにPlotしてみよう.

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b をいろいろ変えてみよう.

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時間がたつと速度はSqrt[g/b] (terminal velocity) に近づくことに注意する.

加速度はv[t]をtで微分すれば求まる.すなわち、

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[Graphics:Images/7Falling_gr_35.gif]

となる.時間がたつと限りなく0に近づく.

位置はx[t] はv[t] をt について積分すればよい.

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[Graphics:Images/7Falling_gr_38.gif]

位置を時間の関数としてPlotしてみよう.

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[Graphics:Images/7Falling_gr_41.gif]

b をいろいろ変えてみよう.

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Converted by Mathematica ハハハハハMay 26, 2000