物体の投射　～投射運動をいろいろ調べてみよう～

*Start/Stop* Slow/Stop Strobo 　0 　　速度ベクトル 　加速度ベクトル 　　水平　 鉛直　 　 　　 Reset
月面　　【 モンキーキャッチ － 相対方向 － モンキー位置 】　 空気抵抗 　

※原点0，速度ベクトルの先端，右上のスライドバーをドラッグすることで，原点の上下位置,速度ベクトルの大きさや向きを変えることができます。

説明：
物体の投射の運動を，色々な場合について調べてみるページです。
　鉛直下方への一様な重力の中での物体の運動を見てみましょう。一様な重力の中での物体の運動は等加速度運動となり，鉛直方向は等加速度直線運動，水平方向は等速直線運動の組合せとして表せます。このような運動は一般に放物運動と呼ばれる２次曲線の軌跡を描きます。
　重力による加速度は重力加速度と呼ばれ，その大きさは質量によらず地上で9.8メートル毎秒毎秒です。これは，重力は質量に比例して強くなりますが，加速度は運動方程式より質量に反比例しますので，結果的に重力による加速度は質量によらず一定の値となるのです。ちなみに月面では重力加速度は地上の約６分の１の1.62メートル毎秒毎秒となり，落下の様子は変わります。
　また，モンキーキャッチと呼ばれる問題についても調べてみましょう。モンキーに向けてリンゴを投げると同時にモンキーが木の枝から手を離して自由落下する場合，モンキーがリンゴをうまくキャッチできる条件とその理由を考えてみてください。
　なお，地上では実際には空気があるため，空気抵抗の影響があります。野球の打球のように速い運動では，空気抵抗は慣性抵抗が中心となり，速さの２乗に比例した大きさで速度とは逆向きにはたらき，2次曲線の軌道からずれが生じます。さらに，抵抗力が大きい場合は時間が経過すると速度が終端速度に至り，一定の速度での落下運動となります。
　それではこのような運動をシミュレーションで確認してみましょう。
●物体からの矢印が速度ベクトルを表し，ドラッグで初速度の大きさと向きを変えることができます。
●初速度の大きさと水平からの角度を，右上のスライドバーをドラッグすることで変えることができます。
●原点０（赤色）付近をドラッグすることで，原点を上下できます。
●「*Start/Stop*」ボタンで物体を打ち出し，時間を進めたり止めたりできます。
●「Slow/Stop」ボタンで，スローで物体の運動を見ることができます。
●「0」ボタンで時間を０に戻します。再度試してみる場合は必ずこのボタンを押してください。
●「Reset」ボタンで初期の状態に戻すことができます。
●チェックボックス「加速度ベクトル」，「速度ベクトル」でそれぞれのベクトルを表示できます。
●チェックボックス「水平」で水平に等速運動する物体，「鉛直」で鉛直に重力加速度で等加速度直線運動する物体を表示できます。
●チェックボックス「月面」で，月面上の重力加速度にすることができます。
●チェックボックス「モンキーキャッチ」及び「相対方向」で，モンキーキャッチについて調べることができます。茶色の円がモンキーを表しています。「モンキー位置」のスライドバーでモンキーの水平位置を変えることができます。
●空気抵抗のスライドバーで，空気抵抗をはたらかせることができます。値が大きいほど空気抵抗力が大きくなります。なお比較のために，空気抵抗がない場合の運動をピンクの小球で表しています。

Copyright 2022 KATO, Noriyoshi