科学・技術
Falstad 数学・物理シミュレーション
Falstad Math and Physics Simulations (falstad.com)
要約
Falstad氏が作成した、数学、物理学、工学の概念を視覚化するための教育用アプレット集を紹介する記事です。元々はJavaで書かれ、現在は主にJavaScriptに変換されており、ブラウザで手軽に利用できます。波、音響学、電磁気学、量子力学、線形代数、ベクトル解析、熱力学、力学など、幅広い分野を網羅しており、インタラクティブな視覚化を通じて学習を支援します。
全文翻訳
これらは、数学、物理学、工学の様々な概念を視覚化するのに役立つように私が書いた教育用アプレットです。元々はJavaで書かれていましたが、ほとんどがJavaScriptに変換されたため、Java対応ブラウザがなくても表示できるはずです。
振動と波動
リップルタンク(2次元波動)アプレット
波の運動、干渉、回折、屈折、ドップラー効果などを実証するリップルタンクシミュレーション。
2次元波動アプレット
2次元における波の運動の実演。
3次元波動アプレット
3次元における波の運動の実演。
連成振動アプレット
バネでつながれた振動子における縦波運動の実演。
分散アプレット
分散と群速度。
音響学
ロードストリングアプレット
弦の波の運動のシミュレーション。
長方形膜の波動アプレット
2次元膜の振動モード。
円形膜の波動アプレット
2次元円形膜(ドラムヘッド)の振動モード。
棒の波動アプレット
棒の曲げ波。
母音アプレット
音声の音響学。
ボックスモードアプレット
3次元ボックス内の音響定常波。
音響干渉アプレット
スピーカー間の音響干渉を生成します。
信号処理
フーリエ級数アプレット
周期関数の周波数解析。
デジタルフィルタアプレット
デジタル信号をフィルタリングし、出力をスピーカーで再生します。
電気と磁気:静電学
2次元静電学アプレット
静電場と定常電流分布を実証します。
2次元静電場アプレット
様々な2次元状況における電場を実証します。ガウスの法則も示します。
3次元静電場アプレット
様々な3次元状況における電場を実証します。
3次元静磁場アプレット
様々な状況における磁場を実証します。
電動機
発電機
電磁気学
2次元電磁気学アプレット(TE)
電磁放射を実証します。
2次元電磁気学アプレット(TM)
電磁放射、誘導、静磁気を実証します。
アナログ回路シミュレータアプレット
様々な電子回路を実証します。
アナログフィルタアプレット
電子フィルタ回路を実証します。
空洞モードアプレット
3次元長方形空洞内の電磁波。
導波路モードアプレット
導波路内の電磁波。
アンテナアプレット
アンテナの放射パターンを生成します。
フレネル回折アプレット
フレネル回折パターンを生成します。
フェルマーの原理
スネルの法則。最短光路が勝ちます。
量子力学
水素原子アプレット
水素原子の軌道(波動関数)を示します。
分子軌道アプレット
水素分子イオンの軌道(波動関数)を示します。
1次元量子力学アプレット
一次元における単粒子量子力学状態。
1次元量子結晶アプレット
一次元における周期ポテンシャル。
2次元量子結晶アプレット
二次元における周期ポテンシャル。
1次元量子遷移アプレット
一次元における放射遷移(吸収と誘導放出)。
原子双極子遷移アプレット
原子における放射遷移(吸収と誘導放出)。
2次元長方形井戸型ポテンシャルアプレット
二次元における長方形井戸型ポテンシャル(箱の中の粒子)。
2次元円形井戸型ポテンシャルアプレット
二次元における円形井戸型ポテンシャル。
2次元量子調和振動子アプレット
二次元における調和振動子。
量子剛体回転子アプレット
球面上に閉じ込められた粒子。
3次元量子調和振動子アプレット
三次元における調和振動子。
線形代数
内積アプレット
2つのベクトルの内積またはスカラー積を実証します。
行列アプレット
行列を用いた2次元変換を実証します。
ベクトル解析
2次元ベクトル場アプレット
発散や回転など、ベクトル場の様々な性質を実証します。
3次元ベクトル場アプレット
3次元におけるベクトル場を実証します。ローレンツアトラクタとロッサーアトラクタが含まれます。
熱力学
気体分子シミュレーションアプレット
気体の運動論を実証します。
熱機関
カルノーサイクルおよびその他の熱力学サイクル。
力学
調和振動子
駆動源、共鳴。
コリオリの力
回転座標系。
フーコーの振り子
地球の自転を実証します。
軌道ランデブー
異なる軌道にある目標船と会合するために船を操縦します。
ラグランジュ点
3体問題。
対称コマ
コマやジャイロスコープの剛体運動。
その他
常微分方程式アプレット
視覚的な微分方程式ソルバー。
オイラーの公式アプレット
複素指数関数のテイラー級数展開を実証します。
離散フーリエ変換
二次元フーリエ変換。
レイオプティクスシミュレーション
Rick TuとJohnsonによるレイオプティクスシミュレータ(私の貢献も一部あり)。
熱画像
熱(赤外線)カメラで撮影したサンプル画像。(これはアプレットではありませんが、ここに含めておこうと思いました。)
ライセンス情報。
数学/物理関連の情報や、教育に役立つJavaアプレットがある他の教育サイトへのリンク:
Brandon's Semiconductor Simulator
Ed HobbsによるJavaアプレットに基づいたLissajous Lab
Complex Mapping Viewer(別の変換されたJavaアプレット)
Another Slit Diffraction Applet
ノースウェスタン大学のさらに多くのアプレットもここにあります。
All About Circuits
Calculoso
AP Test Prep
MyPhysicsLab Simulations
PhET Interactive Simulations
All Satellites Currently Orbiting
Circuit Diagram maker
Captured Lightning
Wondermagnet.com
Powers of 10 Applet
Another Fresnel Diffraction Applet
Acoustics and Vibration Animations
Earth-Moon Distance
Finding the Speed of Light with Marshmallows
Sky Chart
Errors and Misconceptions
Sound Lab
そして、学習に疲れたら、楽しいものもあります:
Pong Simulation
オリジナルの1972年製Pongの回路レベルシミュレーション。
Java Maze Applet
3Dパースペクティブ迷路。
Acorn Envelope Applet
クールなビデオゲームサウンド。
java@falstad.com