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Energy Mechanics

仕事・エネルギー定理・仕事率 シミュレーター

力・変位・角度・質量・速度を設定して仕事W、仕事率P、運動エネルギー変化ΔKEをリアルタイム計算・可視化。定常力・ばね力・可変力に対応。

パラメータ設定
力の種類
力の大きさ F 500 N
変位 x 10.0 m
F と v の角度 θ 0.0 °
質量 m 10.0 kg
初速度 v₀ 0.0 m/s
プリセット
仕事 W [J]
仕事率 P [W]
ΔKE [J]
最終速度 v_f [m/s]

F–x グラフ(面積 = 仕事)

運動エネルギー KE vs 変位

理論式

$$W = \vec{F} \cdot \vec{d} = Fd\cos\theta$$ $$W_{net} = \Delta KE = \frac{1}{2}mv_f^2 - \frac{1}{2}mv_0^2$$ $$P = \frac{dW}{dt} = \vec{F} \cdot \vec{v} = Fv\cos\theta$$

ばね:$W = \dfrac{1}{2}kx^2$  可変力:$W = \displaystyle\int_0^X F(x)\,dx$

CAE連携: 衝突解析のエネルギー収支確認(内部エネルギー+KE=外力仕事)/ 弾性ひずみエネルギーと外力仕事の等価性(仮想仕事の原理)/ モータ出力・トルク計算(P=Tω)/ 落下衝撃試験の初速推算(mgh=½mv²)。

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