数学、物理、天文関係の定数、公式の概算版
 

 数学関係

 物理関係

 天文関係
   ケプラー運動
 
 
 


数学関係

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)
 


物理関係

定数

 重力定数   G = 6.672x10-113 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
 


天文学関係

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 10143-2 ≒ 4 X 10143-2

日心重力定数      GMS = 1.33 X 10203-2
 

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))