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単振動(SHM)シミュレータ — 位置・速度・加速度・エネルギー(過程表示)

ばねと質点の単振動を、解析解・Euler-Cromer 法・RK4 法で比較しながら、角振動数や周期、エネルギーの変化と「How it's calculated」の計算過程を 1 画面で確認できます。

授業や自習に便利です。x₀・v₀ から振幅と位相を自動で求め、結果の右側にサマリと手順を固定表示します。共有 URL で入力条件を保存し、CSV とグラフをそのままレポートや資料に貼り付けられます。計算はすべてブラウザ内で行われ、入力値はサーバーに送信されません。

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ばね質点のパラメータ

キーボードショートカット: Ctrl+Enter で計算、Ctrl+S で CSV を保存できます。

結果サマリ

計算の過程(How it's calculated)

    FAQ

    どの数式を使って単振動を計算しますか?

    ばねに質量 m をつけた 1 次元の単振動モデルを用いています。角振動数は ω = √(k/m)、周期は T = 2π/ω として計算します。変位・速度・加速度は x(t)=A cos(ωt+φ)、v(t)=-Aω sin(ωt+φ)、a(t)=-ω² x(t) を使って求めます。エネルギーは運動エネルギー K=1/2 mv²、弾性エネルギー U=1/2 kx²、全エネルギー E=K+U として評価し、その履歴をログに記録します。

    Euler-Cromer と RK4 はどのように使い分けますか?

    Euler-Cromer 法は計算手順がシンプルで、時間刻み dt を少し大きめにしてもエネルギーが暴れにくく、授業中のデモやざっくりした確認に向いています。RK4 は 4 次の数値解法で、解析解と 1e-3 程度までよく一致します。精度良くグラフを描きたいときやレポート・検算用には、RK4 か解析解を選ぶのがおすすめです。

    このツールの計算はどこで行われますか?

    計算はすべてブラウザ内だけで行われます。入力した値はサーバーに送信されないため、授業用の例題やレポートの検算にも安心して利用できます。