定数
円周率 π = 3.14159265358979 ≒ 3.14 ≒ √10 ≒ 3 (π≒ 3の誤差は、5%弱、π=√10の誤差は1%以下(π<√10))
自然対数の底 e = 2.718281828 ≒ 2.7 ( e3≒20 誤差0.4%、 e6≒400 誤差0.8%、 e9≒8000 誤差1.3% )
log 102 = 0.30103 ≒ 0.3 (∵ 2 3 = 8 ≒ 10 or 2 10 = 1024 ≒ 10 3)
log 103 = 0.4771 ≒ 0.5 (∵ 3 2 = 9 ≒ 10)
公式
円周の長さ L = 2πr ≒ 6r ≒ 3d (円周は半径の6倍強、直径の3倍強)
円の面積 S0= πr 2 ≒ 3r 2 ≒ 3/4d 2 ≒ (0.88d)2 (円の面積は、半径を1辺とする正方形の3倍強、直径の正方形の3/4)
球の表面積 S1= 4πr 2 = 4S0 ≒ 3d 2 (球の表面積は、大円の面積の(正確に)4倍、直径を1辺とする正方形の3倍強)
球の体積 V = (4π/3)r
3
≒ 4r 3 ≒ d 3/2
(球の体積は、半径を1辺とする立方体の4倍強、直径を1辺とする立方体の半分強)
(球に外接する円柱の体積と、球、円柱に内接する円錐の体積の比は3:2:1、by Archimedes)
定数
重力定数 G = 6.672x10-11m3 kg-1 sec-2
光速 c = 2.99792458×10 8m/s ≒ 30万km/秒
素電荷 e = 1.602177×10 -19 C (電子の電荷)
アボガドロ数 NA = 6.0221367 × 1023 (1モルの分子数)
ボルツマン定数 kB = 1.38066×10 -23 J/K (分子1個当たりの比熱)
プランク定数 h = 6.62608×10 -34 J・s (作用量子)
公式
単振り子の周期:T = 2π√(L/g) ≒ 2√L (L=1mでT=2秒、25cmで1秒)
自由落下距離(於地表) x=(1/2)g t2
≒ 5 t2
定数
1天文単位(AU) = 1.495978x1011m ≒ 1.5億km ≒ 500光秒 ≒ 8光分強
1光年 = 9.46兆km = 63200AU = 0.307パーセク
(太陽系の惑星等の大きさ、その他の数値については、「太陽系の諸元」を参照)
地心重力定数 μ(=GME)=3.986 X 1014m3 秒-2 ≒ 4 X 1014m3 秒-2
日心重力定数 GMS = 1.33
X 1020m3
秒-2
地表での重力加速度 :g = 9.8m/秒 2
≒ π2 ≒ 10
(π ≒ √gの誤差は1%以下(π>√g)) )
公式
ケプラー運動
(詳細は「マツド・サイエンティスト研究所
基礎知識6 電卓で行う軌道解析・制御設計 10th September 1998」参照)
軌道の長半径 a、離心率 e、衛星の時刻 t における動半径(地心距離)r、真近点離角 f 、離心近点離角 E、平均近点離角 M とする。
まず、平均近点離角 M を求める。
M = M0 + nt
但し、M0 は、t=0(epoch、通常近地点通過時刻)における平均近点離角、nは平均運動(単位はrad/秒)とよばれ、 n=√(μ/a3)
次に、下記のケプラー方程式を解いて、離心近点離角 E を求める。(解析的には解けないので、反復近似による数値解法で求める)
M = E−e・sinE
求まったEないし、それから求めた真近点離角 f を使って、地心距離rは下式でもとまる。
r = a(1−e・cosE) = a(1−e2)/(1+e・cosf)
但し、真近点離角 f は、cosf = (cosE−e)/(1−ecosE)
また、地心距離rの時の衛星の速度vは、
v = √(μ(2/r − 1/a))