重力の下での運動

はじめに

   ある高さから物体を静かに放す．この自由落下のシミュレーションを行って，鉛直下向きの 重力加速度と重力についてまず学ぶ．月面上での自由落下を想定したシミュレーションを通してその理解をさらに深める． 次に，鉛直上向きに物体を投射し，物体が上昇しているときにも，鉛直下向きに自由落下と 同じ加速度をもつことを確認する．続いて，これらの運動に対する空気抵抗の影響を調べる．
   物体を水平に投射したり，地面から斜め上に投射すると，物体は１つの平面内で運動する． この平面内運動と先に取り上げた鉛直直線上の運動の関係を，空気抵抗が無視できる場合のみならず，無視できない 場合についても，シミュレーションとその動画を通して学ぶ．
   これらの基礎的事項を把握した上で，投射の初期条件（初期位置と初速度）を種々に選んだ場合の運動, それらの運動に対する空気抵抗の影響，さらには重力の大きさが変わった場合の運動等を，それぞれのシミュレーションとその 動画で観察し，作用する力と運動の関係についてイメージを浮かべながら理解を深めていく．
   このプログラムでのシミュレーションとその動画は，該当する運動方程式を科学技術計算の 統合ソフトウェア Mathematica (Wolfram Research) で数値的に解き，結果をアニメーション画像で表示して作成した．