天体力学

ホーマン遷移軌道とは?|最小の燃料消費で月に行く方法

ある軌道からある軌道に移る軌道を遷移軌道と呼びます。そして、遷移軌道が楕円のものの中で、最小の燃料消費で目的の軌道に移れる楕円遷移軌道をホーマン軌道と呼びます。今回は、このホーマン軌道について考え、月へのホーマン軌道を具体的に計算します。
力学前史

活力論争と最小作用の原理 力はどうやって生まれるのだろうか? 

17世紀から18世紀にかけて,物理学者たちは活力論争と呼ばれる論争を繰り広げていました。論争の根幹にあったのは力とは何か?何が力を生み出しているのか?という力学の基礎に対する問いに関わるものでした。活力論争は何を生み出し,力学にどんな影響を与えたのかを見ていきます。
解析力学

最速降下曲線の導出と解析力学の幕開け【解析力学】

高低差のある二点間$A, B$をつなげてコースを作ったとします。 このコースに沿ってボールを転がしたとき、最も速く$B$点にたどり着くコースはどんな形状でしょうか? このように、高低差のある二点間 をつなげたコースの中で最も速くゴールにたど...
力学入門

ナブラ・ラプラシアンとは?|ベクトルの表記と微分演算子

ここでは、ナブラ・ラプラシアンと呼ばれる微分演算子について解説します。また、微分やベクトルの表記法についても紹介します。 ナブラの定義 微分演算子$\nabla$(ナブラ)を次のように定義する \begin{eqnarray}\nabla ...
力学

ベルトランの定理とは?|万有引力の法則はなぜ逆二乗則か?

万有引力の法則やクローンの法則など、物理学では逆二乗の形で表される法則が多くあります。逆二乗の形になるのは偶然か神様が決めたからなのでしょうか?そんなことは当然あり得ないことで、逆二乗の法則に従う理由をベルトランの定理から数学的に説明することができます。
力学

エネルギーと軌道の形状の関係とは? エネルギーが軌道の形状を決める!?

ポテンシャルエネルギーから,軌道の形が推測できることはご存じでしょうか?実は,保存力のみが働いている場合,ポテンシャルエネルギーのグラフを描くだけで,一切の計算無しに,軌道の形を推測できるのです。
天体力学

二体問題の解法と軌道方程式の導出| 二天体はどんな軌道を描くのか?

天体力学の最初の一歩として、二体問題の解き方を解説します。二体問題では、角運動量やエネルギー保存則を利用し、軌道方程式を導出します。軌道方程式は、天体の描く軌道を表す重要な方程式です。二体問題の計算結果は、天体力学の多くの問題を考える上での基礎となります。
天体力学

三体問題はどうして解けないのか? 三体問題と固有値 

三つの天体が万有引力によって引かれて運動するとき、これらの天体はどんな軌道を描くのだろうか?数多の天才たちがその問題に挑んだが、ついぞ一般解を求められた者はいなかった。どうして、三体問題は解くことができないのだろうか?
力学入門

力学とは?|大学物理に入る前に知っておきたいこと 【力学入門】

大学物理を学習する前に、力学がどんな学問なのかを紹介します。この記事を読むと力学とはどんな学問なのか?何を研究し、目的にしているのかを知ることができます。