物理
高校生
解決済み

(1)この解き方どこが間違ってますか

(9) - P₁ (Sh) = P₂ (s (hex)) Pint = P₂ W/(1+1) P₁ = P₂ ( 1+ 20 ) - P₁ - hert h Pr P₂ = & W. hexa + Pi (CT)
例題2-14 水平な床に垂直に固定されたシリンダーに、断面積 S[m²], 質量m[kg] のなめらかに動くピストンが取り付 けられ、内部には理想気体が閉じ込められている。 この気体 には周囲からの熱の出入りはなく圧力か [Pa〕 と体積 V〔m〕の間には, DV'=一定(yは比熱比)の関係が成り 立つ。初めピストンはシリンダーの底から高さん [m]の位 置にあり,気体の圧力は か 〔Pa] であった。ピストンを高さ ん 〔m〕 から少しだけ持ち上げて静かに放すと, ピストンは単振動を始めた。 O ピストンの高さがん + x [m] になったときの気体の圧力か 〔Pa] を 求めよ。 ただし, |x| はんに対して十分小さく,また, |y|<1のとき, (1 + y)≒1 + ay が成り立つものとする。 (1) の状態で,ピストンにはたらく合力 F〔N〕 を求めよ。 ただし,F は鉛直上向きを正とする。 単振動の周期を求めよ。 解答 (1) pV'=一定より, .. p (Sh)'=pe{S (h+x)}' p2= = pl h MOUNT ^-^(-)-(₁)-(1) - A(1-7) (Pa) -r = 1+ ht × x = H ピストンの微小振動 PARS F=p2S-DS=YDIS _YS x (N) h (3) (2) の答えより、復元力の比例定数が KYDIS h 期は, (大阪市立大) (2) ピストンの高さがん〔m〕 のときの力のつり合いより、ピストンにはたらく大気による 力と重力の合力は,鉛直下向きにかS [N] である。 したがって, m であることがわかるので

回答

✨ ベストアンサー ✨

いっちばん最後の式変形で一体何が起こってしまったんでしょうか…笑笑

ぼん

あ笑

ぼん

何が違いますか

youknow

まあなんか式変形上はあってるんでしょうけど最後の式変形は目的が見えなすぎて何がしたいか分からない感ありますよね。
その前の式を分子分母hで割った形ならどうなんでしょう。多分近似式的にはあってるんじゃないんですかね。
でもよく考えたらそもそもこの問題の重要なところはその後の振動議論に繋げるためXの1次式復元力型にしたいってとこなんで…いちばん無難な変形をしよう…としか言えないですね。ごめんなさい

ぼん

どうやって考えたら解答のような式変形をしようと思いつくのですか...?

ぼん

xだけを分子に持ってきたいのか

youknow

分数形で表して-1乗で考えるってやり方よく出てくるんですよね。
あとコツとしては基準値で割った形を作ることですかね
基本近似って相対的なものなんですよ
何か基準値に対して小さいと見なせる
h/x≪1みたいなやつです。
hが小さいからと言ってh無視してたら何も始まらないんですよ。だからh/xの形を作り出してやる
するとh/xは小さいけど一応評価に入れて、それ以下のつまり2次以上の微小項は捨てようってのが1番典型の近似である1次近似です。h/xが0.03だったとして、
h/xの二乗は0.0009、こんなの評価したところで実験精度には引っかかりません。意味ありません。捨てます。なので大体のことは一次近似でことたります。足りなければ2次以上まで近似することになります。
この問題の式も(1+x)^pを1+px(if x≪1)としてますが、より高次の近似をしたければマクローリン展開することで評価も可能です。

話がそれすぎました。とにかく近似は相対的なスケールで考えるものなので、ある値をでっかい基準値で割った形ってのを作り出してやるってやるとわりと近似の形が見えやすくなると思います。

youknow

コンプトン散乱かなんかの話でもこんな変形出てきたりします。基準値意識するとこんなに上手く変形できます。

ぼん

おーありがとうございます。
もう1回解きなおしてみます

ぼん

無事出来ました、ありがとうございました

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