ジェットコースター・エネルギーシミュレーター

コースに沿って位置スライダーを動かそう。エネルギー保存則が各地点での速度を決めます。

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概要: ジェットコースター・エネルギーシミュレーター

カスタマイズ可能なジェットコースターのコース上で運動エネルギーと位置エネルギーの交換を見る. このツールは「物理学」のカテゴリに分類され、標準的な方程式や規則に基づいて正確な計算結果を提供します。

この計算機には、事前設定されたシミュレーションケースが含まれています:クラシック: 定番コース; 失敗したループ: 失敗するループ; ハーフパイプ: ハーフパイプ; 摩擦あり: 摩擦あり。

キーワード: energy conservation, kinetic energy, potential energy

速さは高さだけで決まる 🖖

摩擦のないコースでは、ボールの各点での速さは出発点からどれだけ下がったかだけで決まり、その間のコースの形は関係ありません。ほぼ垂直の落下でも、同じ深さまで続くゆるやかな坂でも、到達する速さはまったく同じです。だからボールは出発点より高くは決して登れません——そのためのエネルギーが足りないのです。摩擦があると、コース1メートルごとにエネルギーが静かに熱として奪われていきます。

本物のループは円形ではない 🖖

ジェットコースターのループは丸く見えますが、実際にはほとんど円ではなく、頂上に向かって半径が小さくなる涙滴形のクロソイド曲線です。完全な円形ループで頂上でも脱線しない速さを出すと、下では乗客が過酷なG(重力加速度の何倍もの力)に押しつぶされてしまいます。ドイツの技術者ヴェルナー・シュテンゲルは1976年にクロソイド・ループを導入しました——頂上は小さな半径(必要な速さが小さい)、下はゆるやかな半径。同じエネルギー保存でも、より賢い形です。

例題