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Physics Undergraduate

流体力学の最初の最初、ラグランジュ微分のところでつまづいて困っております。 二枚目の?をつけた計算過程はどのような微分なのでしょうか? よろしくお願いします。

の1 流れの運動学 8 1 = (u.V)u U のようにして得られた. 記号▽はナブラ (nabla) とよみ 0 鶏分(1.14) 0 マ= e』 + ey Oy 0z のように定義される演算子 (operator) であるす. ea, ey. Ez はそれぞれ』軸, 軸,2軸の正の向きに向かう単位ベクトル (unit vector) で, これらを基本ベク トル (fundamental unit vector)という。 式(1.12) の両辺を At でわって, At →0 の極限をとると,流体粒子の受け る加速度a(z,t) を求めることができ に Au a(x, t) = lim + (u-V) u(z, t) At→0 At Ot D -u(x,t) Dt となる.ただし D +u.V Ot Dt で,D/Dt をラグランジュ微分 (Lagrangian derivative),あるいは実質微 分(substantial derivative), あるいは物質微分 (material derivative) という。 Du/Dt= Ou/0t+ (u.V)uの右辺第1項は, 流体中のある点aをつぎつぎと 通過する流体粒子の速度の時間的変化の割合を表しており,局所加速度 (local acceleration) とよばれている. また第2項は,点cにある流体粒子がある瞬間 にその前後の流体粒子の速度差のために受ける速度の時間的変化割合で対流加 速度 (convective acceleration) とよばれている。 ラグランジュ微分 D/Dtは, オイラーの方法の意味で »とtの関数として表 された量,すなわち 「場の量」に対してのみ作用させることができる. なぜな ら,その定義式(1.16) の右辺は, 独立変数を αとtとするときの偏微分0/0tと ▽によって構成されているからである. aとtの任意関数 f(z,t) のラグラン ジュ微分は,式(1.15) を導いた過程から理解できるように, 流れに伴う f(x.t) の時間的変化の割合,すなわち, 流体粒子の軌跡に沿っての f(z,t) の時間的変 化の割合を表す。 十演算子▽をスカラー関数f(a)に作用させて得られるVfは, f の勾配 (gradient) とよばれ る。▽をスカラー関数に作用させたときは▽の代わりに grad という記号を使ってもよい。す なわち, ▽f=gradf. 後に述べるように, ▽をベクトルとみなしてベクトル関数に作用させ る(内積をとる)ときは, 記号 gradは使わない、ただし、式(1.13) の▽は grad を使って書 くことができる。

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Physics Undergraduate

教えて下さい。

@ *Wx で全沖 73%箇8:11 【問 1】 熱容量 Cし, C。 が一定の理想気体を, 図のような, 2 つの断熱準静的過程と, 2つ ア の等積過程によって作られるサイクルを考える. 以下の問いに答えよ. ただしッ= デー を比熱比とする. (第2 回レポート 【問1】 も参照すること) (1) 過程Aつ B.BっつっC,CっつっD.DつA, および1サイクルでの, エントロピーの変化 量を, それぞれの状態における温度 アア4.7ぉ,7C,7p を用いて求めよ. (2)て(7) は, ガソリンエンジンを想定した以下の設定で解答せよ. ガソリンの燃焼温度を 7 = 20007C, 外気温を 7 = 27?C , 空気の定積熱容量 Cr = 1.3JK 比熱比々= 1.4, 燃焼室の容積 編 = 150 cm?, 燃焼室 排気量容積 O 1 =1500 cm3 とする. また, 過程 B つ C では, 温度 77 との熱源から, 過程 D つ A では, 温度 7記 からの熱源から熱の出入りがあるものとし, それ以外の熱源は存在しないものとする. (2) 7ぉ。 7の を求めよ. (3) 過程Bつ C での放熱量 gc, D つ A における吸熱量 Qp。 を求めよ. 3 (4) 1 サイクルでの仕事を求めよ. (5) 3300 rpm での出力を求めよ. (3300 rpm=1 分間に 3300 サイクル) グ ) ) (6) 過程BつC におけるエントロピー生成1 Sco, D つ A におけるエントロピー生成 SpA を求めよ. (7) この熱機関の作業物質と, 2つの熱源を合わせた系*? について, 1 サイクルでのエントロピー変化を求めよ.

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Physics Undergraduate

この 電気量保存則 が成り立つ場合に、 2つのコンデンサーの電圧が等しくなる理由を教えてください! 出来たら、計算式からではなく理屈を教えて下さると嬉しいです (*´∀`)

Er ユ ( 基本問題 445, 446 気量の保存 電気容量 〇=2.0(uF], C。 三3.0 [uF]の 2 つのコンデン S」 ン Ss 2 ニ2.0 x102〔VJの電池 スイッチS」, S。 を用いて, IN の 6 1のGA S」 を閉じて C,のコンデンサーを充電 ャー c Ne 二N ・ さ+ を切り, 次に S。 を閉じて十分に時間が経過 い ごo C, C。のコ ンデンサーは, はじめ電荷をもちっていな Ce Cs のコンデンサーにたくわえられた電荷はそれぞれ何Cか。 ふ を切ってからS。を閉じる前の : ると, 上側, 下側のそれぞれの極板の電傍は等し C」 の電荷をのとし, 求めるC,, C。 の電荷をQ,, : くなる。 すなわち, 各極板問の電圧は等しい。 @。 とする。 電池を切りはなして S。 を閉じるので, : S』 を閉じたとき, C,のコンデンサ 電気量保存の法則から, 図の破線で囲まれた部分 : 一にたくわえられる電荷をのとすると, の電荷は保存される。すなわち, @=の二@ので : 0@=Cアー(2.0X10-?) x (2.0x10?) ある。 また, の,、の。 の上側, 下側の極板は, それ : 3400 ぞれ導線で接続きれており, 電荷の移動が完了す 8 S。 を閉じたあとの ,, C。 のコンデンサーの電荷 ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーュ : を, それぞれ6@」, Q。 とする。 電気量保存の法則 : から, の=4.0X10-* …① また, 各コンデンサーの極板問の電圧は等しい。 1 『 ! # 1 ま 1 『 ま 1 1 1 1 1 1 』 ま き 1 1 1 1 3 1! 則+ ま の る | 1 1 1 すま ま 〇 き もニニニニニニニーニーニー 中 6! 1 」 | も +Oo ナオ@の 9 の に 2.0X10-6 3.0x10-* ② 式②から, @。=36,/2 となり, 式①に代入して整 理すると, =1.6X10(C〕, 6。=2.4 x10-*(C)

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