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)

大学古典力学の2質点系の問題です。 この問題の（II）で重心Gに対する相対位置ベクトルとして、解答下線部のようにおいていますが、何故こうなるのですか？分かる方がいましたら教えて下さい。

演習問題 96 2質点系の運動 (I) 右図のように xyz 座標をとる。 長さ 3r の質量の無視できる棒の両端に,それ ぞれ質量 2mmの質点を取り付けたも のが、その重心Gのまわりを一定の角 速度で回転している。 重力はy軸の負voy = の向きに働くものとし、この2質点系の y4 2m cart ro Wo m Vo. vosino- Pox VoCose ス 重心Gを, 原点から、時刻 t = 0 のときに 仰角6 (0<</2)初速度 Do = [Vox, Voy, 0]. (vo=||vo||) で投げ上げるものとする。 このとき、この回転しながら運動する 2質点系について、時刻におけ る (i) 全運動量P, (ii) 全運動エネルギーK, () 全角運動量Lを 求めよ。 また, (iv) この2質点系の位置エネルギーを求め、力学的 ネルギーが保存されることを示せ。 ただし, 2質点系の回転はxy 平面 内で起こるものとし、 空気抵抗は無視する。 ヒント! (i) 全運動量P=PG, (ii) 全運動エネルギーK=KG+K', (i) 全角運動量L=Lc+L' の公式通りに求める。 (iv) 位置エネルギーの基 準を zx平面にとる。 解答&解説 P=Pc=3mUG (ii) 2質 K = (KG ここ KG= 質量 重心 K質重Gがで対 G が, で 対 Vol (速 V01 G Toz こ Vo さ V02 -v=jo =[var-gt+v 以 G (3m) (i) 2質点系の全運動量Pは,全質量 3m が集中したと考えたときの重心Gの運動 量 Pc に等しい。 重心Gには,重力に よる加速度g = [0,-g, 0] が生じるので, その速度UGx成分は, Per PacOS (一定成分は, Voy = - gt+ vosino となる。 t = 0 のとき Poy= Posin より ∴Uc=rc=[vocose, -gt + vasin0, 0] ……① より, P=Pc=3mUc=3m [vocoso, gt + vesin 0, 0] となる。 K 162

解説の意味がさっぱり分かりません。 何故、平面上だと角運動量がzだけなのですか……？ 回答よろしくお願い致します。

23. 図のように, 基準点 0 を中心とする半径aの 円周に沿って質量 m の質点が速さ aw で等 速円運動している. 任 意の時刻 tでの質点の 位置ベクトルがr (a cos (wt), a sin (wt), 0) と書き表される時, 基準 点Oに関する角運動量 ベクトルを求めなさい. m (a) (0, 0, aw) (b) (0,0,ma²w) (c) (a cos (wt), asin (wt), 0) (d) (aw cos (wt), aw sin (wt), 0) (e) (- aw sin(wt), aw cos(wt), 0) - - O v= * = (-aw sin wt, aw cos wt, 0) Lz = ma²w (cos² wt + sin² wt) = ma² w L = (0, 0, ma²w) y 【解】 ry 平面内の運動であるから角運動量Lは成分Lz m(Ivy yuz) しかない. r(t) 8(t) v(t) = rpyYp=

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

マーカー部分でなぜ、一般解とrの値が本のようになるのかがわかりません。優しい方、教えてください

離aの点Aに質量Mの質点が固定してある. 時刻t30に質点を目由にしたら、 の垂直抗力以外に, 遠心力 Mro', コリオリのカ -2Mwv, それに対する垂直抗力に ある、ただしここで, ω とrが直交することを用いた, よってr方向および回転二 である、式のの一一般解は r=Ae®t + Be-ot と書け, 初期条件t=0 で, r=a,v== 、の、 82 -回転する棒上の運動 例題 2 棒に滑らかに束縛されながら質点が動き出した. (1)点0からの距離rを時刻! で表せ. (2) 質点が棒から受ける抗力を求めよ。 ただし車力は考えなくてよ。 【解答) の垂直抗力以外に,遠心力 Mro', コリオリのカー2Mou, それに対するお」 の運動方程式は、 MF=Mro° 0=N-2Mor -ot 用いるとA=B=a/2であることが分かる. よって求める答えは ア=a cosh ot (2) 式のよりコリオリカに対する垂直抗力は N=2Mor=2Mo'asinh ot である。 N R Go Mro? 下のt a 「A -2Mov 図8.7 図8.8 多p多問 題をやm

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.

大学物理 gradやポテンシャルエネルギーに関する問題です 方針だけでも教えて頂けると幸いです

問1以下の式を計算せよ。ただし、 a, b は定べクトル、 rは位置置ベクトルを表し、r,8,0はその 球座標を表す。 laxrP a.T (1) grad 3 sin0 sin の (2) grad 2 (3) grad{a- (bxr)]. (4) grad r2 問2 以下のそれぞれの F がポテンシャルUを持つかどうかを判定し、 存在する場合はUを求め よ。ただし、aは0ではない定ベクトル、 r は位置ベクトルを表し、 エ、y, 2 はそのデカルト座標、 e,ey,e. はデカルト座標の基底とする。 (1) F= (r- ye-*)e, - ze-"e,+ rye-"e., (2) F=asin(a r), (3) F=axr

【物理学 力学】 質量mの物体が r:=Acosωt i:+Asinωt j: で運動している。 (A,ωは正の定数) ※:はベクトルを表しています この運動の軌道を求め、x‐y平面にその線を書け。 という問題が分かりません。教えてください！

【物理学 力学】 r=Acosωt i+Asinωt j(A､ωは正の定数)で 運動している質量mの物体において、 ※r,i,jはベクトルです。(i,jは単位ベクトル) rと速度v vと加速度a aとr のなす角をそれぞれ求める問題が わか... 続きを読む

この問題途中まで解いて分からなくなりました… (1)は位置を二階微分だから加速度の-16x (2)は代入してAcos(pt)+Bsin(pt)を二階微分したら-Ap^2cos(pt)-Bp^2sin(pt)=-16xになると思ったのですがここからどうやってp=にするので... 続きを読む

課題1 以下の文章・数式の空欄に当てはまる数値や式を答えよ。数値は SI 単位系の適 切な単位によって表されている。 X 軸上を運動する物体がある。この物体の時刻 t における位置を x()) とする。この物体 の、時刻 t におけるx 方向の加速度が -16x()) と表されている。この物体は を0 において x=3 にあり、x方向の速度は 16 であった。 み (9 三4cos(7)二sim(7がか (0 に関する微分方程式 2 という形 を仮定する。徴分方程式に代入すると、 アー (2②) 本 初期条件を考慮すると 3) |ょびー|(① とままる。この物体は、押相が| (5) |<角拓生数| の 間振動をしている。