赤マーカーのところで、なぜ0でなければならないのか教えてください!! (ほかにも右辺が0となる数はない理由が知りたいです)

5.5 周期的な外力が作用する振動(強制振動) 粘性抵抗とは別に, 外部から周期的な外力が作用する場合, 質点の振動 運動はどのように表されるだろうか。 このときの質点の振動運動を強制振 動という。 周期的な外力をf(t)=fo coswt とする。 ここで,一般的に外力の角振 動数は,ばねが持つ固有の角振動数 wo とは異なるのでωと表し,両者を 区別する。運動方程式は, (5.1) 式に外力を付け加えた形で, xx mx + ric + kx = focoswt (5.23) である。前節と同じ置き換えを行って x + 2k x + wo² x= fo = coswt (5.24) m となる。このタイプの微分方程式は非同次方程式と呼ばれる。この方程式 の一般解は,対応する同次方程式(右辺 = 0 の場合)の一般解と, 非同次方 程式の特解の和として求められる (章末問題 5.2 参照)。 (5.24) 式の特解を見つけるために, 74 x = A coswt + B sin wt (5.25)

①は、ファンデルワールス力が働くからではないのでしょうか？そう書いたら×にされました。他にどんな理由があるか教えていただきたいです。 ②は平均自由行程の大きさは、気体の圧力と分子間の相互作用に依存しているため温度によって変化することはないと書きましたが、×でした。 わか... 続きを読む

課題① 完全気体とみなせる条件において、 気体の衝突頻度を式から見積 もったとする。 アルゴンでは、実測の衝突頻度と近い値が見積もられ るが､ 二酸化炭素では、大きな差異が生じる。 この理由を考察し、 考 えを詳しく述べなさい。 課題② ある決まった大きさの容器に閉じ込めた気体を加熱した場合、 平均 自由行程は、 温度のみに比例して大きくなることはない。 その理由を 詳しく説明しなさい。

この問題は、高校の熱力学ですよね？

以下の問に答えよ. エネルギー等分配則と2原子分子気体の比熱に関する以下の文章の空欄[ア][ク]を埋めよ.[ウ]は語句,[カ]は数 値、それ以外は数式である. 気体定数をR (R=kBNA, kB : ボルツマン定数, NA:アボガドロ数),気体の絶対温度をTとする。 一辺の立方体(各辺はそれぞれx,y,z軸に平行) の容器の中に1モルの単原子分子理想気体を封入する. 質量mの1個の気体分 子がx軸の方向にある速度vで運動し壁面に弾性衝突するとする.この気体分子がx軸に垂直な片方の壁面に時間tの間に衝突 する回数は[ 1モルの分子が壁面に加える力を ]である. Fとして、その力積Ftは[イ] の平均のNA倍である. 壁面に加わる圧力が FIL2で表せることから, v2の平均をvとして (気体の圧力)×(気体の[ウ])=(気体の全質量)x vという関係式が得られる. 1モルの気体に関するボイル・シャル ルの法則から、12mvx^2=[エ]が得られる.これは気体分子1個の一つの軸方向への運動エネルギーの平均を意味している実 際にはx軸のほかにもy軸、z軸があり、12v2x^2+12+12²より +1+1が成り立つ.また,これら三つの軸は等価である か つまり三つの運動の向き (自由度) に対して等しいエネルギー [エ] があるため, 気体分子1個の平 ける. 均エネルギーは[オ]となる. このすべての力学的自由度に対して等しいエネルギー[] が分配されることを 「エネルギー 「等分配則」という. 1個の気体分子が時間tの間に壁面に与える力積は[ ]であり, ここで、 水素や酸素のような2原子分子を考えよう. 2原子分子は並進運動 (x軸、y軸, 2軸の各方向) 3, 回転運動が[カ], 振動が1の自由度を持つ。 振動の自由度を無視すると, エネルギー等分配則を用いて2原子分子1個の平均エネルギーは [キ], 1モルあたりの全エネルギーを考えると, 定積比熱は[ク] となる.

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

ドブロイ波長についてなんですが 波長の整数倍nと量子数nが一致する理由ってありますか？

標準問題 子の速さを1,真空のクーロンの法則の比例定数を ko とすると, 軌道半径rはe, m, ko, v との間にはたらく静電気力を向心力として, 等速円運動をしていると考える。このときの電 を用いてア=ア] と表せる。 軌道の周の長さ 2πrは, 量子条件より, 正の整数(量子数) 20原 124 A) 必147.〈水素原子モデル〉 次の文中の「ア]から「カに適切な数式や数値を入れよ。 ボーアは水素原子の構造に関する次のようなモデルを提唱した。 n, プランク定数hおよびm, uを用いて, 2πr=_イ」と表せる。この式は,ド·プロイに よって物質波の考えが導入されて以降,「2πrが定常状態の電子の波長(ド· プロイ波長)の 整数倍である」と考えられるようになった。これらの関係から, 量子数nの定常状態の軌道 半径r,はe, m, ko, h, n, π を用いて, グカ=ウ」と表すことができる。n番目の定常状 態にある軌道上の電子の全エネルギー Enは, 電子の運動エネルギーと,静電気力による位 置エネルギー(無限遠を基準とする)の和より, e, m, ko, h, n, π を用いて, En=エ と表される。このように, ボーアは水素原子の中で定常状態にある電子は,とびとびのエネ ルギー準位をもつという仮説をたてた。 ボーアの水素原子モデルにおいて, 電子が n=1 の定常状態にあるときを基底状態, n>2 の定常状態にあるときを励起状態という。量子数nの励起状態にある電子は,きわめて短い 時間で量子数n'("'<n)の状態に移り,その差のエネルギーを光子として放出する。このと き,放出される光子の波長入は振動数条件から, 真空中の光の速さcおよび e, m, ko, h, n, n', π を用いて, ー%=Dオ]と表される。 水素原子の示す線スペクトルの観測結果から得られた輝線の波長入は,リュードベリ定数 Rを用いてー=Rー)の規則性をもつことが示されていた。 ボーアの水素原子モデ ルによるリュードベリ定数の計算結果は, すでに知られていたリュードベリ定数の値と高い 精度で一致し,水素原子のスペクトルを理論的に説明することに成功した。リュードベリ定 数 R=1.1×10'/m とすると, 水素原子の線スペクトルのうち, 可視光線領域 (3.8~7.8×10-7m)の輝線群の2番目に長い波長は, 有効数字2桁でカ 1 1 2 n Im と計算できる。 [20 九州工大 改]

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。

物理 運動方程式についての問です このモデルで各質点について微分方程式を立てる時、ばね定数kcのバネの長さ(初期位置の質点間の距離)が分からないと解答不可能な気がします この問は解答可能ですか?また、可能な場合、誘導も含めて解答してくださると助かります🙇‍♂️ よろしくお願... 続きを読む

問1 図1に示すように,質量m, m2, 剛性ふ,っである1自由度ばね-質点系の質点を接続ばね k。で接続したモデルを考える。これは既存建物にアウトフレームを設けて耐震補強をする 工法をモデル化したものに相当する。 (1)各質点の水平変位をx, 2 とする。各質点の減衰自由振動時の運動方程式を m, m,, k, k2, ko,, X,のうち必要なものを用いて表せ。 (2)固有円振動数o={o, o}, 固有モードU) = {«", u"}, v) ={?, u?}を求めよ。 必要であれば,(1)の運動方程式を行列表記し,質量行列M,剛性行列Kを用いて もよい。 (3)減衰自由振動の一般解を求めよ。また,未定係数を決定するために必要な初期条件を 示し,各自で任意に初期条件を与えた際の振動の様子をグラフに示せ。 m m2 k W- Ww ks 図1連結2自由度ばね - 質点モデル