ニュートン力学
等加速度直線運動
一定加速度の直線運動を調べます。 と を、傾きが加速度に等しい線形 v–t グラフで確かめます。
器具
- 直線に沿って動く物体の3Dモデル（軌跡付き）
- 運動をたどる時間スライダー
- 加速度を調整するパラメータスライダー
- v–t、x–t グラフと表示行
手順
v–t グラフの傾きを読む
シミュレーションを実行して時間スライダーを動かします。v–t グラフで速度は直線に沿って増加します。任意の二点から傾きを求め、加速度の表示値と比べます。傾きは に等しくなります。
グラフ下の面積で距離を確認する
スライダーで時刻 t を選び、キャンバス上の位置 x を読みます。その時刻までの v–t 線下の台形面積は に等しく、これは変位 です。二つの計算を照合します。
加速度を変えて曲がり方を見る
パラメータスライダーで a を上げると、v–t 線が急になり x–t 曲線の曲がりが強くなります。負の a を試して物体が減速し反転するのを観察し、止まる時刻を から予測して図で確かめます。
シミュレーション
実験の歴史
1604年、ガリレオ・ガリレイは斜面実験から落下距離が時間の二乗に比例することを見出しました。等加速度運動の基礎です。『新科学対話』（1638）では「奇数定理」（等しい時間間隔の距離が1:3:5:7…）を公表しました。
14世紀のニコール・オレームはすでに速度–時間図の考え（運動の幾何学）を描いていましたが、実験的測定が加わったのはガリレオになってからです。ニュートンは加速度を力学の法則体系に位置づけ（1687）、 を一定力の帰結としました。