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物理 大学生・専門学校生・社会人

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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物理 大学生・専門学校生・社会人

物理の駿台の過去問(波動)です。。 全く分かりません、、、。 解説してくださると嬉しいです。

第2 問 (配点 35) ののひもがある。これらの一方の 十分に長い線密度pのひもと十分に長い線 葉どうしをつなぎ 月が水平方向有向きを正の向きとしたz二 の位置になるようにこのひもをz電に平行に朋かに居った。図のように 志度ののひ$、=く0が委守度。のひもになっている。症密度。のひもの在 を発生する淡所に接結されており、流源からz相の負の向きに伝わる横を発 さる請この筑波を入肘波と呼ぶことにし, 位置(と0), 時刻ぐの入妹渋の変位 上0(z 0) の(<、 とすると、正の定数 7, ふ。 4を用いで is 9=4sn[S。 人生) Mi 9=4an[生人 のように翌ほるとする。 やがて入届波は>= 0 のつなぎ目に入射し. z且0の領 < 附の正の間宮に伝わる反射波と> <0 の領域を z 軸の質の向きに伝わる誠過波が生 しる。 反射小だ透過波はそれぞれひもの他場に達して反射されるが。 本間で考える時 諸(においで人は語まだその反射がc年 じしていないとする。ひもを伝わる横波の如さは線 密度の平方所に上双全するものとし、 重力の虹響は無抗じて。 以下の設回に 過 えよ。 上ニーートー

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