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物理 大学生・専門学校生・社会人

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

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数学 高校生

赤線の部分で恐らく二乗していると思うのですが、 座標の二乗(大きさ)ってルートがつきますよね? なんでルートがつかないで絶対値がはずれてるんですか?

で表 156 ベクトル方程式 (II) (1) Car 4点0(0,0), A(3,0), B(2,2), C (4,1) が与えられている. P(x,y) が 3OP-OA-OB-OC =3 をみたしているとき, xyのみたす方程式を求めよ. 精講 MARC 08 05 (2) 155 と同様に考えていけばよいのですが, 変数が入っているわけ ではありませんから、少しやりやすいと思います。 解 30P-OA-OB-OC=3(x, y)-(3, 0)-(2, 2)-(4, 1) |(x-3, y-1)|=1 =3(x-3, y-1) (別解) 与えられた条件式を3でわると 1 (x-3)2+(y-1)2=1 M1400-G OP-OA+OB+OC 3 =1, △ABCの重心をGとすると, OP-OG|=1 .. |GP|=1 142 よって,PはGを中心, 半径1の円周上を動く. (上図参照) G(3, 1) だから,Pの軌跡の方程式は (x-3)2+(y-1)²=1 注 このように「おきかえることによってベクトルの数を減らす」こ とが非成分タイプの軌跡では基本方針になります(演習問題156) ポイント 点Cを中心とする半径の円周上の点Pは 演習問題 156 S |CP|=r をみたす 平面上に4点0,A, B, C があり, CA+2CB+3CO=0をみた している。このとき. 次の問いに答えよ. (1)=OA, OB とするとき, OC を とで表せ (2) 線分OBを12に内分する点をDとおくとき,ODをで表せ (3) AがOを中心とする半径12の円周上を動くとき、点Cの軌跡

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