出題範囲:等加速度運動 / 重力 / 摩擦 全10問(60分想定) ゲーム内の座標・速度・加速度として扱うバージョン
キャラクターの x 方向速度が次の条件で変化する。
使用式: $$ v(t) = v_0 + a t $$
5 秒後の速度 $v$ を求めよ。
キャラクターの x 座標を物理式で更新する。
使用式: $$ x(t) = x_0 + v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 $$
5 秒後の x 座標を求めよ。
高さ $y = 20\ \mathrm{m}$ から物体を静かに落下させる。 重力加速度 $g = 9.8\ \mathrm{m/s^2}$ とする。
落下の式: $$ y(t) = y_0 - \frac{1}{2} g t^2 $$
着地条件: $$ y(t) = 0 $$
この条件を満たす時間 $t$ を求めよ。
初期鉛直速度が 0 の物体を 2 秒落下させる。
使用式: $$ v(t) = - g t $$
2 秒後の鉛直速度を求めよ。
質量 $m = 3\ \mathrm{kg}$ の箱に右向きに $10\ \mathrm{N}$ の力を加える。 静止摩擦係数 $\mu_s = 0.5$、重力加速度 $g = 9.8$ とする。
法線力: $$ N = m g $$
最大静止摩擦力: $$ F_{s,\max} = \mu_s N $$
(1) 最大静止摩擦力を求めよ。 (2) 箱が動くかどうかを判定せよ。
動摩擦係数 $\mu_k = 0.3$ の床上で箱が滑っている。 右向きに $10\ \mathrm{N}$ の力を加え続ける。
動摩擦力: $$ F_k = \mu_k N $$
加速度: $$ a = \frac{F - F_k}{m} $$
箱の x 方向加速度を求めよ。
摩擦を速度減衰として以下のように扱う。
v = v * (1 - μ)
初速度 $v_0 = 10$、摩擦係数 $\mu = 0.1$ のとき、 3 フレーム後の速度を求めよ。
初速度 $v_0 = 8\ \mathrm{m/s}$ のキャラクターが、 動摩擦係数 $\mu_k = 0.4$ の床で滑る。
摩擦による一定減速度: $$ a = - \mu_k g $$
停止距離: $$ x = \frac{v_0^2}{2 \mu_k g} $$
停止までに進む距離を求めよ。
初期上向き速度 $v_{y0} = 6\ \mathrm{m/s}$ 重力加速度 $g = 9.8$
最高到達点は $v = 0$ となる瞬間。
高さ: $$ h = \frac{v_{y0}^2}{2 g} $$
最高 y 座標を求めよ。
物体の座標を以下の式で更新する。
v = v + a * dt x = x + v * dt
初期速度 $v_0 = 0$ 加速度 $a = 4$ 時間刻み $dt = 0.016$(60FPS)
(1) 5 フレーム後の速度 (2) 5 フレーム後の座標 (3) この方法が連続時間と誤差が出る理由(離散近似のため)