• ベストアンサー

振動している質点の経路の求め方について

振動している質点の運動で,位置ベクトルが r=(100sinπt)i+(25co0s2πt)jであらわされるときの 質点の経路はどのように求めればいいのでしょうか? 詳しくお願いします!

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • shkwta
  • ベストアンサー率52% (966/1825)
回答No.2

i, j が成分表示ということなら、 x = 100 sin πt y = 25 cos 2πt と解釈してよいと思います。 θ=πt とおいて、yの式を、No.1に書いた倍角公式に入れます。 できた式に、sin θ = x/100 を代入すれば、あとは簡単です。

その他の回答 (1)

  • shkwta
  • ベストアンサー率52% (966/1825)
回答No.1

iとjが何なのかわかりません。あと、求め方でわからない部分はどこでしょうか。 一応、勝手に問題を仮定して解説すると、仮に、i,jが互いに垂直な単位ベクトルで、位置ベクトルai + bj をxy座標で (a, b) と表わす場合、 y座標の方を倍角公式  cos 2θ = 1 - 2 (sin θ)^2 を使ってsinπtで表示すれば、yはxの二次関数で表わされます。 まず、これでグラフを描きます。 sin πt の動く範囲は -1~1 ですから、xが動く範囲はすぐ求められます。 あとは、この範囲を図示します。 ただし、i,jが上記で説明したものと異なる場合は、答も変わります。

grasstrack
質問者

補足

i,jはベクトルの成分表示です。 よろしければ、放物線になるまで導いていただけないでしょうか? 求め方では、まったくわかっておりません!

関連するQ&A

  • 振動・波動の問題を教えてください!!緊急です。。。

    物理の振動・波動の問題です。 全く分からなくて、緊急事態です・・・ よろしくお願いします。 質量mを持つ2つの質点1,2が、自然長l、ばね定数kの3つのバネで接続され、x=0とx=Lで動かない壁に固定されている。水平右方向にとったx軸にそった1次元運動を考え、重力は考えない。(ただし、ω0≡√k/m) 図は、壁ーバネー質点1ーバネー質点2ーバネー壁 といった様子です。 (1)質点1,2の位置をそれぞれX1、X2としたとき、質点1,2の運動方程式を答えよ。 (2)質点が静止している場合の位置(釣り合いの位置)X1s、X2sを答えよ。 (3)質点1,2の位置を釣り合いの位置から測ったものをそれぞれ、x1=X1-X1s、x2=X2-X2sとする。x1、x2を使って質点1,質点2の運動方程式を表せ。 (4)運動方程式を解き、2つのモードの振動数ω1、ω2(ω2>ω1>0)をω0を用いて表せ。 (5)各々の振動数に対応する質点1,2の振幅の比を求めよ。 (6)各モードの振動の概略を図示せよ。 (7)モード1(振動数ω1)だけを起こすような初期条件の例を求めよ。 (8)t=0での初期条件が、位置がx1=a、x2=0、初速度がv1=0、v2=0で与えられるとき、位置x1(t)、x2(t)を求めよ。 (9)この運動の様子を簡潔に説明せよ。なお、必要なら、cosA+cosB=2cos{(A+B)/2}cos{(A-B)/2}、cosA-cosB=-2sin{(A+B)/2}sin{(A-B)/2}を用いても良い。

  • 等速円運動

    2次元平面内においてデカルト座標を用いた際、物体の位置が x(t)=rcos(ωt+θ) y(t)=rsin(ωt+θ) (但しr、ω、θは定数) で表される運動は等速円運動と呼ばれる。以下の問に答えよ。 (1)物体の軌道を表す式を書け。 (2)物体の速度と加速度を計算せよ。 (3)位置ベクトルと速度が直行することを示せ。 という問題ですが、(以下に示すr(t)、v(t)、a(t)はベクトル量とする。i、jはx軸、y軸の単位ベクトル。) (1)は位置ベクトルを求めればいいんでしょうか? 位置ベクトルr(t)=x(t)i+y(t)j =r{cos(ωt+θ)i+sin(ωt+θ)j} (2)速度ベクトルv(t)=dr(t)/dt=rω{-sin(ωt+θ)i+cos(ωt+θ)j} 加速度ベクトルa(t)=dv(t)/dt=-rω^2{cos(ωt+θ)i+sin(ωt+θ)j} (3)r(t)・v(t)=(r^2)ω{-sin(ωt+θ)cos(ωt+θ)(i・i)+cos^2(ωt+θ)(i・j)-sin^2(ωt+θ)(j・i)+sin(ωt+θ)cos(ωt+θ)(j・j)} =(r^2)ω{-sin(ωt+θ)cos(ωt+θ)(i・i)+sin(ωt+θ)cos(ωt+θ)(j・j)} =0 よって直交する。 これであってますか?

  • 物理学、回転運動の問題

    物理の問題でわからない問題があるので教えていただけないでしょうか? 問題は以下のものです。 半径a(>0)の円周上を一定の速さで質量mの質点が運動している。時間tでの位置ベクトルr(t)が、θ(t)=ωt+Φとして、r(t)=a{cosθ(t)i+sinθ(t)j}と書き示されている場合について、以下の問いに答えなさい。 ただし、角速度ωと初期位相Φは定数である(ω≠0)。 (1)時間tにおける質点の速さを求めなさい。 (2)時間tにおける質点の運動量ベクトルp(t)=mv(t)とその大きさ|p(t)|を求めなさい。(v(t)は時間tにおける「質点の速度ベクトル量」である。) (3)時間tにおける基準点Oに関する質点の角運動量ベクトルL(t)=r(t)*p(t)を求めなさい。 (4)時間tにおける質点の加速度ベクトルa(t)を求めなさい。 (1)は全くわからなく(2)以降が解けません。 (2)は位置ベクトルr(t)を微分したものが速度ベクトルv(t)なので、そこから|p(t)|を求めればいいでしょうか? (3)は 基準点Oに関する というのがよくわからないのですが、普通にr(t)と(2)で求めたp(t)を掛けたものでいいのでしょうか? (4)は速度ベクトルv(t)を微分したものが加速度ベクトルa(t)であっているでしょうか? よろしくお願いします。

  • 角運動ベクトル

    3次元空間中を運動する質量mの質点が位置ベクトルxの場所にあるとき、その質点にはF(x)↑の力がはたらく。時間tにおける質点の位置ベクトルをr(t)↑とする。 質点の原点まわりの角運動量ベクトルと、質点にはたらく原点まわりの偶力を求めよ。 L↑=r↑×p↑      ここからどうすればよいのですか? 詳しい解説お願いします。

  • 力学についての質問です

    質量1kgの粒子が運動している その位置は r=ti+(t+t^2/2)j-(4/π^2sin(πt/2))k というベクトルで表される この時t=1におけるこの粒子の経路の曲率半径を求めよ。 この問題が分かりません… お力添えお願いいたします

  • 質点の運動方程式のベクトル表現

    質量mの質点を時刻t=0で初速度>0で水平方向に投げた。 運動はxy平面内で起こり、質点を打ち出した向きにx軸を、上向き鉛直にy軸をとり、初期の質点の位置を原点とする。質点は速度に比例した抵抗を受ける。これは -ηv→ と表現する。重力加速度をg→として (1) 質点の運動方程式をベクトルの形でかけ (2) (1)で得られた運動方程式を解き、質点の速度をtの関数として表せ (3) 質点の位置をtの関数として表せ (4) 質点がx軸方向に進むことのできる最大の距離を求めなさい。 ゆっくりとしっかり内容把握に努めたいので解答だけじゃなくて解説まで丁寧にしていただければ幸いです。

  • 角運動ベクトル

    3次元空間中を運動する質量mの質点が位置ベクトルxの場所にあるとき、その質点にはF(x)↑の力がはたらく。時間tにおける質点の位置ベクトルをr(t)↑とする。 角運動量ベクトルがしたがう方程式を記せ L↑=r↑×p↑      ここからどうすればよいのですか? 詳しい解説お願いします。

  • 強制振動

    強制振動の問題が解けなくて困っています。助けてください! (問)一次元空間で質量mの質点に復元力-kx(k>0)と外力F(t)            F(t)=Fo・t/T        が働いている。時刻t=0のとき、質点の位置x=0、速度Vo=0であったとする。 (1)質点の運動方程式を書け。 (2)外力がない場合の質点の位置の一般解x1(t)を求めよ。 (3)外力がある場合の質点の位置の特別解x2(t)を求めよ。 (4)外力がある場合の質点の位置の一般解x(t)はどのように表されるか。 (5)初期条件を用いて、時刻tにおける質点の位置を求めよ。 自分の解答 (1)mx´´= -kx + Fo・t/T (2)x1(t)=0 ? (3)~(5) 分かりません。 至急よろしくおねがいします。

  • 次の力学の問題の解き方を教えてください。

    3次元の自由空間(外力が全く加わらない空間)において質量mの質点Aが運動している場合を考える。質点の位置ベクトルをr(t)=(x(t),y(t),z(t))とする。 (1)質点Aの運動方程式を示せ。 (2)時刻tにおける速度v(t),位置r(t)を求めよ。 (3)時刻t=0において質点Aの位置はr(0)=(2,1,3),速度はv(0)=(0,-1,2)であった。t=3の時刻におけるAの位置を求めよ。 (4)時刻t=0において質点Aの位置はr(0)=(2,1,3),時刻t=2において質点Aの位置はr(2)=(0,-1,1)であった。時刻t =4におけるAの位置および速度ベクトルを求めよ。

  • 経路の図について・・・・・・・・

    {X=cos2πt {Y=-sinπt としたときの垂直な2つの単振動を合成した運動経路を求める場合、 ヒントとなる公式みたいなのは使いますか?? すみませんがよろしくお願いします。