Python使って物理や数学を学ぶ話

こんにちはAkaneです。
物理や数学は、普段顧問の先生に教えてもらっています。その一端を今日はお話できたらなと思います。

まず使っている環境、教材です。
プログラムはPythonista3というアプリを使って書いています。

教材は振動論と制御理論という本を使っています。

今回見る現象は「ばねとダッシュポッドのついたおもり(以下物体)の振動」です。

ばねとダッシュポッドがついているので物体は減衰振動をします。
減衰振動とは振幅がだんだん小さくなる振動のことです。

減衰振動をするときの物体の変位と速度をグラフにプロットするプログラムを書きます。
本には減衰振動の運動方程式が記載されていますのでその式を使っていきたいと思います。
結論から言うとプログラムはこうなります。

今回はmatplotlibとnumpyを使用しました。
時間をD_t秒ごとに区切ってその都度運動方程式に代入、プロットという形をとっています。
実行してみます。

青が変位、緑が速度になります。
きれいなグラフですよね。美しい。
これが減衰振動のグラフとなります。

こんな感じで今回は終わりたいと思います。
分からない点や間違ってる点がありましたらコメントしていただけると嬉しいです。
ありがとうございました。