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質問の種類

物理 高校生

(2)の問題で質問です。 どうして、0.10sに注目してるのですか?

例題23 定常波 >70, 75 図は,振幅と波長がそれぞれ等しい2つの正弦波が 一直線上を反対向きに,同じ速さ 0.50m/sで進んでい るようすを示している(実線が右向きに,破線が左向 きに進んでいる)。次の問いに答えよ。 (1) 図の時刻から0.10s後, 0.20s後に観測される波形 (2つの波を合成した波形)をかけ。 節の位置を,0ハe\0.40mの中からすべて選べ。 0.20 O 0.10 -x[m] -0.10 0.20 -0.40-- -0.20 Cこか ホイント 実線の波は右に進み, 破線の波は左に進んでいる。波の速さをひとすると, 時間t経 過後は波をtだけ進ませればよい。 その後, 重ね合わせの原理によって合成する。 ◆解法◆ (1) 0.10s経過した場合,それぞれの波は )mだけ左右 0.20s経過した場合は 1( に動かして合成すればよい。重ね合わせの原理で合 成すると,次のようになる。 x= vt = ア( )× 0.10 = 0.050 [m] だけ左右に動かせばよい。したがって, それぞれの 波は下図の実線と破線になる。重ね合わせの原理で 合成すると,次のようになる。 g(m] 0.20 0.10 g(m] -2[m] 0 -0.10 0.20 0.20- 0.40-- -0.20 0.10 0.20 -2[m] 0.40 (2) 0.10sにおいて振動していないところは, 常に振 動していない節となっている。したがって, 0 -0.10 闇 0.050m, 0.15m, 0.25m, 0.35m -0.20

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数学 大学生・専門学校生・社会人

位置を2回微分すると、加速度になるんですか?

1OROY m m 0 0 9(t) 図1 単調和振動子。 復元力 F はF= ーky(t) であるとする.ここでk>0はバネ定数と呼ばれる与 えられた物理量である. ニュートンの法則(カ=質量× 加速度) を適用すると, ーky(t) =D my" (t) が得られる。ただしy" という記号でyのtに関する 2階導関数を表すものとす る。c= Vk/m とおくと, この2階常微分方程式は g"(t) +c9(t) =D0 となる。方程式(1) の一般解は, a, b を任意定数として 9(t) = a cos ct+bsinct により与えられる。明らかに, この形の関数はすべて方程式 (1) の解になってい る。そしてこの形の解のみがこの微分方程式の 2回微分可能な解になっている。 その証明の概略は練習6で述べる。 上述の y(t) を表す式のなかで, cは与えられた定数であるが, a, bはどのよ うな実数でもかまわない. この方程式の特別な解を決める場合, 二つの未知定数 a, b を考慮に入れた二つの初期条件を課さねばならない. たとえば物体の最初の 位置 y(0) と初期速度 y/'(0) が与えられれば, 物理的な問題の解は一意的となり, y(0) sin ct 9(t) = y(0) cos ct + C により与えられる. 容易にわかることであるが, ある定数 A>0と φERで, a cos ct + bsin ct = Acos (ct - 4) をみたすものが存在する. 上に述べた物理的な解釈に基づいて, A= Va? +6? をこの運動の「振幅」 cを「固有振動数」 (aを「位相| (これは ?Tの整数倍

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