二重振り子シミュレーター 戻る EN · ZH
Chaos Simulator

二重振り子(カオス)シミュレーター

初期角度のわずかな差が全く異なる軌跡を生む「カオス」を体験。ラグランジュ方程式をRK4で数値積分し、エネルギー保存を確認。

パラメータ設定
振り子1の長さ L₁ 1.00 m
振り子2の長さ L₂ 1.00 m
質量 m₁ 1.00 kg
質量 m₂ 1.00 kg
初期角度 θ₁ 120 °
初期角度 θ₂ -20 °
減衰係数 0.000
トレイル長 500 pt
θ₁に+0.01°の差で2本の軌跡を比較
再生コントロール
軌跡比較
現在の保存轨迹して比較(最大5本)
全エネルギー E [J]
軌跡乖離度 (正規化)
再生速度

ラグランジュ運動方程式

一般化座標 $\theta_1,\,\theta_2$ のラグランジアン $L = T - V$ からオイラー–ラグランジュ方程式を導出:

$$(m_1+m_2)L_1\ddot\theta_1 + m_2 L_2\ddot\theta_2\cos(\theta_1-\theta_2) + m_2 L_2\dot\theta_2^2\sin(\theta_1-\theta_2) + (m_1+m_2)g\sin\theta_1 = 0$$ $$m_2 L_2\ddot\theta_2 + m_2 L_1\ddot\theta_1\cos(\theta_1-\theta_2) - m_2 L_1\dot\theta_1^2\sin(\theta_1-\theta_2) + m_2 g\sin\theta_2 = 0$$

全エネルギー(減衰なし時に保存):$E = T + V = \text{const}$

数値積分:RK4、$\Delta t = 0.005\,\text{s}$

CAE应用: 非線形構造力学(大変形FEM)の動的不安定性・座屈後挙動 / ロボット・宇宙機の多リンク機構解析 / 非線形振動における共振分岐(ビフォーケーション)。カオス領域の存在はFEMモデルの予測精度の限界を示し、設計余裕の根拠となる。

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