第3章

〜発展学習〜アニメシミュレーションシステム(ASS)を用いて

ここではJavaアプレットによって作成したアニメシミュレーションシステムにより解析結果をグラフとアニメーションで確認する。 また、微分方程式により解析した結果とオイラー法により解析した結果を比較し、オイラー法の特性を学ぶ。

このアニメシミュレーションシステムは振動系の主要なパラメータを変えながら、動く様子をアニメーションで表示し、 厳密解と近似解をグラフ上に表示して比較することができる。また、システムの基礎的な使い方、特徴的な振動、オイラー法の特徴を案内にしたがって見る事ができる。 このシステムの目的は、ビジュアル的な教材を提供し、扱っている学問をより理解しやすく、より深く理解できるようになることを目的としている。

アニメシミュレーションシステムの概要は下図のようである。
システムは3つの領域からなり、
  @スクロールバー、ボタン領域
  Aアニメ、グラフ領域
  Bテキスト領域
である。以下にそれぞれの領域を紹介する。



@スクロールバー、ボタン領域

・ ωn,ζ,x0のスクロールバー
矢印をクリックするかつまみをドラッグすることでそれぞれの範囲内で自由に値を設定できる。
・ 冲の選択
矢印をクリックすることでオイラー法での計算の精度を決める時間刻みを0.1〜0.00001選択し、その時間刻みによる近似解をグラフに表示させる。 下にオイラー法で50[s]計算するのにかかった時間を表示している。
・ ボタン領域
「引き伸ばす」ボタンはグラフが密になったとき、より見やすくするために横軸方向に3倍に引き伸ばしてまた元に戻すことができるようになっている。 「アニメ」ボタンは図中のアニメーションをスタート、停止、そして初期状態に戻すためのボタンで、その下に現在のアニメーションの状態が表示されている。

Aアニメ、グラフ領域

ここではばね質量系の図とその振動の様子を図中のアニメーションとその下に表示するグラフで確認することができる。厳密解を黒線、近似解を赤線で表示している。 これらは設定されたパラメータに応じてその都度更新、表示される。

Bテキスト領域

テキスト領域ではチュートリアルによって、特に初めてシステムを使用する人に対して、 システムの簡単な操作の仕方と運動の理解を深めるためのプログラムが提供されている。 ばね振動系の理解を深めると共にオイラー法の特性を分かりやすく学ぶことができる。

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注)アニメシステムにリンクしてきれいに表示されない場合は最大化してからリロードしてください。
また、チュートリアルで初めてのページに行くとき表示されるのに少し時間がかかることがあります。