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Physics Simulator

放物運動シミュレーター

初速度・発射角・高度・重力を自由に設定して弾道軌跡をリアルタイム描画。月面・火星・木星環境もシミュレート可能。

パラメータ設定
プリセット
初速度 v₀ 30.0 m/s
発射角 θ 45.0 °
発射高度 h 0.0 m
重力加速度 g 9.81 m/s²
月:1.62 / 火星:3.72 / 木星:24.8
空気抵抗
抵抗係数 Cd·A/m 0.010
飛距離 R [m]
最高点 H [m]
飛行時間 T [s]
着地速度 [m/s]

理論式

水平・垂直成分に分解して解析的に解く:

$$x(t) = v_0\cos\theta \cdot t$$ $$y(t) = h_0 + v_0\sin\theta \cdot t - \frac{1}{2}g t^2$$

最高点:$t_{max} = \dfrac{v_0\sin\theta}{g}$, $H = h_0 + \dfrac{v_0^2\sin^2\theta}{2g}$

着地時刻:$y(t_{land})=0$ を解いて $R = v_0\cos\theta \cdot t_{land}$

空気抵抗あり(線形抵抗):$m\ddot{\mathbf{r}} = m\mathbf{g} - k\mathbf{v}$ をRK4で数値積分

CAE連携: 砲弾・ロケット弾道軌跡解析 / 衝撃試験の落下速度計算 / 宇宙機再突入軌道設計の初期概算。空気抵抗モデルはLS-DYNAの弾道解析でも使用される係数と同形式。

計算例

計算例:砲弾の最大射程

初速 v₀ = 100 m/s、空気抵抗なしの場合の最大射程:

設計基準:実際の弾道では空気抵抗(マグナス効果・抵力係数)が重要。迎撃ミサイルには工学弾道方程式(Runge-Kutta法)を使用。

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