波Asin(ωt-kx)とAsin(ωt+kx)は重ね合わせで2cos(kx)sin(ωt)という波になると思いますが、ここで二つ質問があります。 1. 2cos(kx)sin(ωt)は、二つの三角関数の積ですが、位相(三角関数の中身)はωtと言われてるのはなぜですか？k... 続きを読む

単振動の問題です。この解き方で合ってますか？

0 ばね定数た * mm Ⓒ 1" m F=feで単振動している 運動方程式 m L x = kx dt 初期条件 W = d'x ot² M X(0)=0 M(0) = N₂ W² A t=0のときX正方向にひ。で動いている このときの位置は原点にあるとする

マーカー部分の意味が分かりません。また、二行目の丸1のところもわかりません。どなたか教えてください

【解答】 図4.25のように座標軸をとり, 運動方程式を成分で書くと こまの運動方程式を解くことにより Lの運動を調べよ. 体 剛 2.4 こまの歳差運動 115 例題 11 dLx dt dLyー dt dL-0 dt arLy, ー erLx, の dL+ erLxー0 d っあるから、LょLは単振動である、したがって①の第1~2式を考えて L=L」 cos(apt-a) L=L」sin(@pt-a) とまける。ただし Lュ=VL°+L, aは定数である.一方, z成分の運動方程式から (Lyについても同様) は L=一定 が得られる.したがって Lはz軸のまわりを角速度 wp で歳差運動することが分かる. 加える力 OP L L。 x y 加える力 y x 図4.25 図4.26

マーカー部分なのですがmx=-kx+mgではないのですか？

41 -例題 1 ばね振子 ばね定数kのばねについて次の問いに答えよ。 (1) ばねに質量 mの質点を静かにぶら下げた.つり合いの位置におけるばねの 伸び 41 を求めよ.ただし重力加速度をgとする。 (2) (1)の位置からさらに下向きにaだけ引っ張って静かに手を放した. その後 の運動を求めよ。 【解答) (1) ばねの復元力は -k4l であるから, 重力とのつり合いから, kAl= mg 41= mg k 171 (2) つり合いの位置からのばねの伸びを x とすると,質点に働く力は (ばねの復元力)+(重力) 3 ーk(41+x)+mng =-kx (: (1) よって運動方程式は kx mi=-kx =Vとおくと,これは単振動の運動方程式 (5.4)に一致する. よ m って,一般解は 2=Asin(ot +¢) であり,初期条件は t=0 でx=a, v=0 であるから (ただしA,¢は任意定数) A sin p=a Ao cos p=0 これより φ=/2, A=aとなり, 求める解は k x=a cos wt ただし の= m |k ある. これは, 振幅 a,角振動数 ω=, の単振動である。 m 自然長からずれた位置での振動も,つり合いの位置を原点にとれば, 松 【注意】 が楽になる. 本間の場合, 重力はつり合いの位置を決める役目しかしておらず, つ 合いの位置を原点に選べば重力は関係してこない.

力学・基準振動についての問題です。 (4)以降が分かりません。 (4)のように異なる固有角振動数の問題ではどのようにして基準振動を考えればよいのでしょうか？ (5)以降は同期現象だと思うのですが、どのように解けばよいのでしょうか？ちなみに(5)はΔω=2Ksin(Δφ＊)と... 続きを読む

以下の問I、IIに答えよ。 また、結果だけでなく、導出過程も簡単に記すこと。 I長さの異なる紐をもつ二つの振り子の問題を考える。図1の ように』軸の正の方向を鉛直下向きとし、振り子の支点は2軸 上にあるとする。それぞれの振り子につけられている質量m のおもりは鉛直下向きに重力を受け、2軸に垂直な面内を運動 する。紐の長さはそれぞれい,であり、4>&とする。おも りの大きさや紐の質量は無視でき、運動の際に組はたるまな いとする。重力加速度をgとして、以下の問いに答えよ。 まず、支点でのまさつの効果を無視し、二つの振り子が独立に運動する場合を考える。紐の長 さがん,&の振り子の振れ角を、図1のように支点を通る鉛直下向きの軸となす角度として、そ れぞれ1,2とする。 図1 (1) 紐の長さが1の振り子のz軸まわりの角運動量 L。を求めよ。 (2) z軸まわりの角運動量 L,の時間微分の満たす方程式を示せ。 (3) が十分小さい微小振動のときの固有角振動数 w」を求めよ。 次に、二つの振り子の角度間に線形の相互作用がある系を考えよう。すなわち、Jを定数とし て、角度6,2 の運動方程式が d? =-w +J(B2 - h), d2 2= -5 + J(G,- Ba), と表せるとする。ここでwとwaは相互作用がないときの振り子の固有角振動数である。 (4) (t = 0) > 0, 0z(t = 0) = 0から静かに運動を始めるとき、その後の運動を基準振動の考 え方を用いて定性的に説明せよ。 dA dp 0, dt 振り子の角度0を振幅 Aと位相ゅを用いて0= Acos ¢ と表すと、単振動は、 と表される。ニつの振り子間に非線形相互作用があるとき、二つの振り子の位相1と2の時 間発展は上記のwiとw2を用いて次のように表せるとする: =W dt d の1=wi+ K sin(¢2- ), d 2= w2+ K sin(¢- p2). dt dt ここでKは定数とする。二つの位相の差 △¢ = 2- のが時間依存せずに一定の値をとること を「位相が同期する」という。 (5)位相が同期するときの位相差△がと固有角振動数の差 Aw = w2-wiの関係を求めよ。 (6) 位相が同期するときの振り子の角振動数”を求めよ。 (7) 位相差 AゅがAがから微小にずれても、十分時間が経った極限で位相が同期する条件を導 き、その条件をKとAwを軸とする平面上の領域として図示せよ。

●運動方程式● この問題が解けません。 教えてください。よろしくお願いします。

まさつの無いなめらかな水平面上で,バネ定敏kのバネ,バネ定数Rのバネが質量mの質点と図2の ようにつながれている。2つのバネがともに自然長となっているせきの質点の位置に原点をとり、 図2 に示す方向にェ輪をとった。いま、質点をェ=-a (a> 0)の位置に静止させた状態から、時刻t=0に おいて手を放した、質点の運動方程式を書き,それを解くことにより,質点の位置),および, 質点 の速さ を時刻tの関数として求めよ。また,この単振動の周期はいくらか。

単振動の微分方程式についての問です 写真の問が分かりません どなたか解説していただけないでしょうか?

問 36: 単振動の運動方程式 = -w?は、 と=D"+iyに対する微分方程式え= twz と等価 であることを示せ。このとき、yはどのような物理量に対応するか?また、初期条件 z(0) = ro, (0) = vo に対する解2(t) を求めよ。

「より、角φの単振動の周期は」のところの途中式が分かりません😭どなたか分かる方いらっしゃいますか？？ お願いします‼️😭😭😭

原理 まう 4し科ブンクこAAブッ 内 mil、長さLImlの針金の上端を固定し、 下端に力を加え下映面を角ゅだけねじる 場合を考える。 中心軸から距離テヶとヶ + の の面に囲まれた円筒の上端は動かず、下端は距 離7の だけ回転する。 7 > 7あぁとすれば、この円箇部分のずれ角は 6 = rゅ/1 で与えられる。 剛 性率をヶとすると、 ずれが大きくない場合、応力 (単位面積当たりのカ) は げ = 7 = 77の/7 で与えられ、 針金下端で働く偶力のモーメントは R* W = 上 Gの・ 2rrdr =マー の uz となる: ねじれ振り子では針金のギ茶だ慣梓モメント了 の召を取り付けでポきな角度のねじり 振動をさせる。 針金の慣性モーメントは無視できるものとして、 このときの運動方程式は dのの 7 [ Ozが 直り。 角 の の単弧動の周期は ~芝のの 27 7N三277 /

この問題の(1)、(2)を自分で解いたのですが、合っているかどうか自信がないので、解いてくれませんか？ 自分の解答も貼っておきます

【問題3] 相対運動+単振り子 単振動する支点に吊るされた単振り子を考える。 右図のように、長さんの単振り子の支点が x 軸上を運動し、その座標が Xa(ひ= Xo sin(o ので表される とする。おもりの質量をとし、また、系の鉛直方向からの振れ角をのとして、以下の設問に答えよ。 [振り子の運動を記述する水平方向と鉛直方向の運動方程式を書け。 I2] のが小さいとして、運動方程式を解き、の () を求めよ。 EB] 2]の答えから、「その運動はどのような運動でもるか」を説明せよ。 oO

277(5)キです。 黄色の下線のところが分からないです。

の向きに進んでるs ー Q) 4三0 のとき, 変位が ッニ0 で, >軸の負の向きに振動しょうとしている点を原点 (0) として, 各点の変位のようすをグラフに表せ。 ー(⑫) /デ1.50 s のときの, 各点の変位のようすを(1)のグラフに重ね, 破線で表せ。 ノン (3) *三0 の点の時刻 7【s] における姿位 ym] を表す式をつくれ。 ピノ ⑲⑳ 任意の点々(Um) の, 時刻 7【s] における変位 ym〕 を表す式をつくれ。 『例題55 良司 277. 正弦波の式と定在波 (定常波)人@ 図におい 》1 て, 原点0 の媒質は変位 ッー4sin 人 で表され ーー る単振動をし。 その振動がャ軸の正の向きに伝わっ 4 守 | ていく涼(平面波)を考える。4 〔m〕 は振幅, 7〔s〕 は周期, 7【s〕 は時間である。この平面波は距離[m〕 の所で, 同位相で反射する。 平 面渋は媒質中を速度 ヵ[m/s] で減衰せずに伝わり, また反射による減衰はないものとす る。次の問いの 内に適当な式または数値を入れよ。 2 sino+sin8ニ2sinそさとcos が を用いてもよい。 (1) この平面波の波長4〔m] は7とゥにより [| 7で |と表せる。 (2⑫) 原点0 を発した平面波は原点Oより距離x[m〕 (0<xくア) 離れた点P に遅れて到達 する。 平面波の速度はのゅであるから, 遅れの時間は? とzより[ |と表せる。 し たがって, 点Pでの変位 ヵ〔m〕 は =[ ウ | と表せる。 (3) 原点0から距離んの所で反射して点Pに達した平面波 (反射波)はさらに遅れる。遅 れの時間は/, のと*より[エ |と表せる。 反射波は同位相で反射する と仮定して いるので, 点Pでの変位 y [m〕 は =| オ | と表せる。 (4) 点P の変位 x [m〕 は原点から直接到達 した平面波の変位 y』 と反射濾の変位 yy の和 で求められる。 を積の形に書き直すと %三| カ となる。 @) (0より. 時間によらず変位しない位置があることがわかる。とが4に等しいとき, こ の位置は0一間に[ キキ ]点ある。 原点0に近い点の座標をんによ り表すと 【央牌大 改) 2 と2の ダ 、 K 277. (の @⑫ 時刻 における点P の振動は, 原点0の振動より 遅れている。