粒子速度計算機

粒子の速度計算について

粒子の速度は、移動の速さと、選んだ軸に沿う運動方向を表します。この計算機は運動を一次元として扱い、加速度が一定であると仮定します。初速度、加速度、経過時間がわかる場合は、運動学の関係式 v = u + at を使います。時間が不明でも変位がわかれば、v² = u² + 2as を用い、正の平方根を返します。終速度を直接入力した場合はその値が優先されるため、運動終了時の測定値がある場合に便利です。 速度はベクトル量なので、負の値は選んだ正の方向とは逆向きの運動を示します。速さは速度の大きさだけを表します。また、等加速度運動では初速度と終速度の算術平均を平均速度として表示します。この平均値が適切なのは加速度が一定の場合だけで、力が変化する運動には積分や数値モデルが必要です。入力にはすべて SI 単位を使います。長さはメートル、時間は秒、質量はキログラム、速度はメートル毎秒、加速度はメートル毎秒毎秒です。 質量を入力すると、さらに二つの運動量を求められます。古典力学の運動エネルギーは質量と速度の二乗の積の半分で、常に非負となり、速さが増すほど急速に増大します。運動量は質量と速度の積で、方向を表すために速度の符号を保ちます。運動エネルギーの単位はジュール、運動量の単位はキログラムメートル毎秒です。速さが光速より十分に小さく、粒子を質点とみなせる場合に、これらの古典的な式は正確に適用できます。 結果は運動学の授業、力学実験、衝突解析の準備、スポーツ分析、工学上の概算に役立ちます。空気抵抗、質量変化、回転エネルギー、相対論的効果、多次元の軌道は扱いません。結果を利用する前に、入力値の符号の取り方が統一され、同じ運動区間を表していることを確認してください。計算上の終速度の二乗が負になる場合、入力した加速度と変位は仮定した方向では物理的に整合しません。単位と符号をそろえることで、速度、エネルギー、運動量の関係を手早く確認できます。

粒子速度の計算例

計算機の使い方

1. 正の方向を統一して、粒子の初速度を入力します。
2. 終速度を直接入力するか、加速度と経過時間または距離を入力します。
3. 運動エネルギーと運動量が必要な場合は、正の質量を入力します。
4. 「粒子の運動を計算」を選び、速度、エネルギー、運動量の結果を確認します。

よくある質問