ケプラーの楕円


この小さなチュートリアルで、CindyLab による小さな物理シミュレーションを準備します。太陽を軌道に乗って回っている惑星をモデル化します。このチュートリアルで、物理シミュレーションの準備と始め方について学んでください。

シンデレラを起動したら、 ツールバーの ボタンをクリックして「恒星を加える」モードにします。それから、任意の位置に恒星(太陽)を加えてください。 恒星が加えられるとアニメーションコントローラが現れます。CindyLab の物理的要素が存在するときは、常にアニメーションコントローラがあります。表示画面は図1のように見えるでしょう。

図1 : 恒星が生まれた



さて、恒星の軌道に乗って回って欲しい惑星を加えます。惑星の初速度は恒星に対して垂直でなければなりません。さもないと直接恒星に引きつけられて終わってしまいます 「速度つき質点を加える」モード をクリックし、恒星に近いところでマウスボタンを押し、そのまま少しドラッグして離してください。 マウスボタンを押すと質点が作られます。ドラッグすると速度ベクトルが作られ、ボタンを離すとでき上がります。図2のようになったでしょうか。うまくいかなかったときは、動かすモードにして、点の位置を変えたり、矢線を調節したりすることができます。

図2 : 恒星と惑星



さて、 プレイボタンを押してシミュレーションを始めることができます。 きっとアニメーションは速く動きすぎるでしょう。アニメーションコントローラのスライダーを動かすと速さを変えることができます。惑星は楕円軌道を描くでしょう。 (これがケプラーの第3法則です)。

楕円をもうすこし見やすくしましょう。そのためには、惑星である点 B が動いた足跡を表示します。 インスペクタを開き、「特別な表示の設定」ボタン をクリックします。点 B を選択すると、インスペクタは図3のようになるでしょう。

図3 : 惑星のインスペクタ



「足跡を描く」チェックボックスをチェックしますこれで、点 B は、その動いた跡を残すようになります。では、アニメーションを再開しましょう。惑星の軌跡が図4のように楕円軌道として見えるでしょう。

図4 : 惑星の軌道


この設定でいくつかの実験を行うことを勧めます。少し提案をしましょう。

  • 惑星の位置を変えてください。
  • 速さ(速度の大きさ)を変えてください。
  • 速度の方向を変えてください。
  • 2つ以上の太陽が存在すると、どんなことが起こりますか?





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