物理のバネの問題です。ベクトルとか行列とか出てきて訳がわからなくなりました。計算過程わかる方教えて欲しいです。

3つの質点1,2,3がバネに繋がれた系を考える(図1). 質点の質量はすべてm, バネ のバネ定数は全てkとし、 図1の状態でバネは全て自然長であるとする. 質点と床の間の摩擦 は無視できるほど小さいとする. 紙面右向きを正とする軸をとり、各質点の軸正方向の変 位をぞれぞれ1, U2, ug とする. 以下の問いに答えよ. 1.図2のように質点が変位を持つ状態を考える.なお, 図2ではugu2 > >0として いる.図2と同様の図を描き, 各質点にはたらく方向の力の向きを描き入れよ. また, 各力の大きさを書き入れよ. 2. 各質点の変位 1, U2, ug が従う運動方程式を書け. 3. 前問で導いた3つの運動方程式を, ベクトルと行列を用いて表せ. 4. 前問で導いた方程式を解け. なお計算に必要な行列の固有値と固有ベクトルを次ページに 示すので必要に応じて使って良い. また, 答えに二重根号 (ルートの中にルート) を含め ても構わない. 未定定数と質点の初期位置, 初期速度の対応は示さなくて良い. 質点1 質点2 質点3 図1 図2 →U2 www

これの問5が分かりません。運動方程式の解の導き方、そしてグラフを教えていただけると幸いです。

2 なめらかな水平面上で、 ばね定数kのばねにつながれてæ 軸方向に振動する質量mの物体が ある｡ バネが自然長になっているときの物体の位置をæ=0 とする。 1. この運動の運動方程式を書け。 dx A 2. 時刻 t = 0 で物体の位置と速度が、x=0、 = v として与えられたとする。この初期 条件のもとで、運動方程式の解を求めよ。 dt (1) - th 次に、その物体が (バネの力に加えて) (0) を受けるとする。 ただし、Cは十分に小さい定数と仮定してよい。 速度に比例した抵抗 3. この運動の運動方程式を書け。ht()() <4>上記方程式のばね定数k およびCの単位を書け。 ⑤ 時刻 t0で物体の位置と速度が、0、 = として与えられたとする。この初期 条件のもとで運動方程式の解を求め、時間tの関数としてのグラフをかけ。 dt XEROSO

自然長L，ばね定数kのバネの上に質量mの物質が乗っています。上から大きさuの外力をかけて静止している状態から力をなくしたときのバネはどの長さの間を振動するか。（問題ではおそらく上向きを正としています。） この問題の答がわかりません。回答では力をなくす前をL-L0としたとき... 続きを読む

○初等力学の質問です。 以下に添付している問題⑵~⑻の解答を教えて下さい🙇‍♀️。計算の過程も書いて頂ければ幸いです。 もし、可能でしたら自身の回答における間違い等を確認し、教えて頂けると非常に有難いです。

1 内径aの円筒面の一部が図1のようにA点において水平面に滑らかに接している。 水平面上にばね(ば ね係数k: 質量は無視できる)を設置し、 ばねを α/2だけ締めて静かに離すことで質量mの小球Pを円筒 面に向けて発射する。 重力加速度をg とし、また水平面、 円筒内面はともになめらかであるとする。必要 な物理量は定義した上で用いること。 なお、 各設問に対する解答は解答用紙の所定の欄に導出過程ととも に記入すること。 (1) 小球Pはばねが自然長になった時点でばねから離れた。その理由を運動方程式を用いて説明しなさい。 (2) 小球 P は円筒面内に入り、円筒内面に沿ってB点まで達した。 このときの小球P の速度を求めなさ い。 (3) 円筒面内における小球Pの運動方程式を求めなさい。 (4) 小球Pが(2)に引き続き円筒内面に沿って運動し点Cを越えるために、 ばね係数kが満たすべき条件を (不等式で)求めなさい。 (5) 小球Pは点Dにおいて円筒内面から離れた。 このときのばね定数kを求めなさい。 (6) (5)において、 小球P のその後の運動について式を用いながら説明しなさい。 (7) (6)において、 小球Pが達する最高点のy座標を求めなさい。 (8) AD 間における小球P の加速度の大きさを0の関数として示しなさい。 k P műm Mo m VA A -120° D B C x

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3. 図の様に、質量mの質点の両側にばね定数kの質量を無視できる2つのばねを結んだものが一直線上 にして、滑らかな水平面上に置かれ、両側を固定している。 2つのばねは自然長で、質点は静止して いる。 == 0 から質点に外力F(t)= Fosinwt (Fo, wは定数) を加えた。 質点の初期位置を原点とし、水 ESSERADE k DURIA =8N・m-1.kg-1, 16Nkg-1 m SO BARU 平方向右向きに x 軸正方向を取り、以下の問いに答えなさい。 h=8N w=2rads-1とする。 A) 質点の位置と速度を時間の関数として表しなさい。 (配点10点×2) B) このバネは1m伸びると破壊する。このバネが破壊する時刻を求めなさい。(配点10点×1) (Matom)+ 5 k 000000~1000000 mmmmmmmm - $5) Nek ( KAET X Fo m J

全部分かりません！ちんぷんかんぷんです！💦

2/2 物理学入門 演習問題 第6回 1. (a) 減衰振動の運動方程式 d²x dx m +ym dt2 dt -at の解がx(t) = Ae™“ cos (at + 8 ) となるためには、α, y, w。 のどのような関数になら -+kx=0 なければならないか示せ。ただし、ω=√k/m はばねの振動数である。 (b) 初期条件x(0)=x,0(0) = v を満たすような解はどのようになるか示せ。その際は x(t) = Aeat cos (wt+8) = Ae-at (cos wt cosdsin wt sin δ) となることを用いて、 A,8 を消去せよ。 (c) 減衰振動の場合、ばねのエネルギー=mu²+=kx2は「常に」単調減少すること をニュートンの方程式から直接示せ。 2 2. 下図のように2つの粒子が3つのバネにつながっている場合を考える。粒子は1次 元の空間しか動かないものとし、それぞれの粒子の平衡位置 (自然長)からのずれを X1X2 とすると、全体のバネの位置エネルギーは V(x1,x2)===kx²+/=/k'(x_-x2)+=kx2 2 と書ける。ここでk, k'はバネ係数である。 粒子 1,2の質量は等しくmとする。 (b) 重心座標xG (a) 粒子 1,2 それぞれの運動方程式を書き下せ。 x₁ + x₂ 2 (c) 重心座標と相対座標に関する運動の、それぞれの周期を求めよ。 = -と相対座標x=x-x2 に対する運動方程式を書き下せ。 Free free 00000 X2 elllllllll X1 IC

この問題分かる方いますか？

力学演習A 課題 (2) ATUIT *6. 図のように質量mの物体の左側に自然長 L, パネ定数k (k> 0) のバネが設置され, パネの左端は壁に取り付けられて いる。また、 同じ物体の右側には自然長 L, バネ定数 2k のバネが設置され, バネの右側は壁に取り付けられている。 壁 と壁の間隔は3Lであり、物体の大きさは無視できるとする。 バネは自然長からの伸びまたは縮みに比例した復元力を物 体に及ぼす。 この問題では水平面に対して平行に軸を取り、 左側の壁を原点, 右向きを正の向きとする。 また, 重力や 床での摩擦は考えない。 物体を手で押さえてæ=2Lの位置に固定し、 時間 t = 0 で静かに手を離したところ, 物体は単 振動を行なった。 k 0 (a) 時間 t = 0 において、 2つのバネにより物体に働く合力求めよ。 (b) 物体の加速度が0となる位置 (つり合いの位置)を求めよ。 (c) 時間tにおける物体の位置 x(t) を求めよ。 学籍番号 (d) 時間 tにおける物体の速度v(t) を求めよ。 2k 分からなかったことや間違えたことは何か? また、説明してほしいことあれば、 書きなさい。 III 3L 氏名 X

この問題分かる方いますか？

力学演習 A 課題 (2) mgsinoza *5. 図のように, 角度0の斜面に平行にフックの法則にしたがうバネが設置され、 先端には質量mの物体が取り付けられて いる。 バネは自然長からの伸びまたは縮みに比例した復元力=kを物体に及ぼす。 ここでkはパネ定数と呼ばれる 正の定数である (k = mu² として, kの代わりにωを使って答えても構いません)。 斜面は滑らかであり、摩擦力は無視 できるとする。この問題では、図のように斜面に沿って軸を取り、斜面を登る向きを正とする。 また, 斜面に垂直に 軸を取る。 物体の大きさは無視できるとし､バネの自然長での物体の位置を原点とする。 物体は最初, バネの長さが自然 長になるように支えられ, 原点に静止している。 0 Ex Hawa 14 I 学籍番号 (b) 物体の位置のæ成分をx(t) とし、時間tの関数で表せ。 (d) 物体が行う単振動の周期を求めよ。 (a) 時間 t = 0 で物体からそっと手を離したところ, 物体は斜面を滑り落ち、その後は単振動を行った。 単振動の中心の 位置の成分を求めよ。 伝方程式より、 mx = kx-mgsin = klx-ngsing (c) 物体の運動する速さが最大となる位置の成分とその速さを求めよ。 氏名 ※単振動の中心の位置をX。 とすると、 タ) 分からなかったことや間違えたことは何か? また、説明してほしいことあれば、書きなさい。 to mgsino 2

分かる範囲で教えてください。 お願いします！

問題: 1 滑らかな水平面上の弾性衝突) 滑らかな水平面上の1次元運動を考える。 図1のようにæ軸正の向きを定め、質量mの物体Bがば ね定数がkの自然長のばねにつながれæ=0の位置に静止している。 そして質量 3mの物体Aが速 さ 3Vで運動を開始し、 外力による等加速度運動で距離Lだけ進んで速さがVになったときに物体 Bに完全弾性衝突した。 以下の空欄を整数か、 既約分数で埋めよ。 (i) 物体Aが運動を開始してから物体Bに衝突するまでに外力が加えた力積はmV (1)倍で あり、また外力がした仕事はmV2 (2) 倍である (力積や仕事には正負があることに注意)。 (i) 物体Aが運動を開始してから物体Bに衝突するまでの時間は 倍であり、またその (3) 間の加速度は (4) 倍である(加速度にも正負があることに注意)。 (iii) 衝突直後の物体Aの速さはVの (5) 倍であり、 物体B の速さは V の (iv) 衝突後に物体Bをつなぐばねが最も縮んだときの物体Bの位置 はVTV (運動開始時) A ( 衝突直前) A 静止 BMx www.* 0 BM un Mx 0 Figure 1: 滑らかな水平面上における完全弾性衝突。 (6)倍である。 (7) 倍である。

9-4.9-5教えてください 大学物理学 単振動フックの法則の問題です

B 9-4. 図のように、滑らかな水平面上に,一端を固定した ばね定数kの軽いばねがあり,他端に質量 m の大き さを無視できる小球A を取り付ける。ばねが自然長 のときのAの位置を原点として右向きに』軸をとる。 A 以下の2つの場合について, Aの位置を時刻tの関数として求め,縦軸 a,横軸tのグラ フに表せ、ただし、ばねから Aに働く力は、常にフックの法則に従うものとする。 のばねをaだけ引き延ばしてAを静止させ, t=0に静かに雅す。 のばねが自然長の状態でAを静止させ、t= 0に瞬間的に右向きの速度(大きさ vo) を与える。 9-5. 前問で、 = a/2の所に壁を作り, ばねをaだけ縮めて Aを静止させ,静かに離した.A が衝突するまでの時間と,衝突するときの速度を求めよ。