• 締切済み

解き方が分かりません

幅2Lの川があり、その中心線をy軸にとり、両岸は直線x=Lおよびx=-Lであらわす 川面の任意の点(x,y)での流速ベクトルは、(0,-u*{1-(x^2/L^2)}) ただしu>0 川岸の点(-L,0)から出発し速さvでx軸の正の方向とθの角を成す方向に進路を向けて進む船が川の流速にのみ影響されながら対岸x=Lに到着する。いま 0 <θ< π/2なるθを適当に選べば対岸の一地域 x=L,y>0に到着できるという。このとき u,vの満たす関係を求めよ という問題があるのですが,図も書いてみましたが良く分かりません。どうすればよいでしょうか?

みんなの回答

  • ymmasayan
  • ベストアンサー率30% (2593/8599)
回答No.1

積分に関連する問題でしょうか。考え方だけ。 船が川を渡ろうとするスピードはV*cosθ、川を上ろうとするスピードはV*sinθです。 船が川を渡りきる時間は2L/(V*cosθ)です。この時間の間、船は川をさかのぼろうとし、逆に川に流されます。 川をさかのぼった距離>川に流された距離となるようなU,Vの関係を求めればよいのです。 蛇足ですが、船は一定速度で川を横切りますので、積分を使わずに川の流れの平均速度を使う方法でもいいと思います。

j_takoyaking-man
質問者

補足

すみません,流された距離がどうしてもわかりません。 さかのぼった距離は,vsinθ*(2L/vcosθ) =(sinθ/cosθ)2L =2L*tanθでいいんですよね?

関連するQ&A

  • 流体力学の問題について

    以下の流体力学の問題がわからないので、どなたか教えていただけませんか。途中式もよろしくお願いします。 2-1)粘性流体の方程式は次式で与えられる。流速ベクトルvが3成分v=(u,v,w)を持つとして、運動方程式のx成分を書き下しなさい。 ∂v/∂t+(v・∇)v=-1/p+v∇²v 2-2)いま、x軸方向の長さが1の2枚の板(紙面に直交するz軸方向には無限に長い)がy軸方向に距離Lを隔てて平行に置かれている(下の画像参照)。この2枚の板の間に粘性係数および密度が一様な非圧縮性流体が存在しているとする。X軸方向およびZ軸方向には流速は一様であると仮定する。いま、両端で定常な圧力差が加えられており、流体中ではdp/dxは一様であると仮定する。このような条件下では流速はX軸方向の流れのみとなりu=u(y)の形をとると考えてよい。 この場合の、運動方程式のx成分を書き下しなさい。さらに、u=u(y)を求め、流れが2次曲線となることを示しなさい。 以上のような問題です。誠に勝手ながら、どうかよろしくお願いいたします。

  • 翼を通り過ぎる流体の2次元定常流れの解析

    下の図で示した2次元定常流れで翼を通り過ぎたあとの流体の密度ρ1,流速u1,圧力p1がわかりません. 領域Vにある流体は矢印の方向へ流れており十分な上流では密度ρ0,流速u0,圧力p0となっています.図にある翼は等間隔Hで並べられており,翼が受ける抗力はFx,揚力はFyと設定されています.流体は十分な下流では水平であるx軸から角度θ(<90°)下方へ向いた一様流となっています.この時の密度ρ1,流速u1,圧力p1を運動量保存則から求められないかと考えたのですが,x方向の流速u,y軸方向の流速vとした場合で x方向の運動量保存則より ∂(ρudxdy)/∂t=(ρu^2dy+ρuvdx)ー{(ρu^2dy+∂(ρu^2)dx/∂x)dy+(ρuvdx+∂(ρuv)dy/∂y)dx}ーFx ⇔∂(ρu^2)/∂x+∂(ρuv)/∂y=ーFx/dxdy y軸方向の運動量保存則より (中略)⇔∂(ρuv)/∂x+∂(ρv^2)/∂y=ーFy/dxdy からどのようにしてρ1やu1を求めればよいのかわかりません.p1については前の2つの値がわかればベルヌーイの定理から求められそうだということは予測できるのですが…. 問題の問では「領域Vに流入・流出する運動量のy成分とV内の流体に働くちからのy成分の釣り合いを考えることで下流の流速u1,密度ρ1を求めよ」とあります. 長い式が出てきましたが回答のほどよろしくお願い致します.

  • 子供の物理の問題の続きです。

    一定の速さで流れる幅30mの川を船で横切るため、船首を川岸に対して直角の方向に向けて一定の速さで進んだが、実際には川岸に対して30°の方向に進み、15秒で対岸に達した。 問1 このとき、この船の岸に対する早さVは何m/s? 問2 この船の静水上での速さV1は何m/sか? 問3 川の流れの速さV2は何m/sか? 誠に申し訳ありませんが解く方法も宜しく御願いします。

  • C言語についての問題です。

    この問題はできるのでしょうか?? 教えてください。 /*例題*/ 観測回数 3 X座標 X軸方向の流速 34.333 9.762 Y座標 Y軸方向の流速 448.111 -17.032 サイズ サイズの変化量 9.000 2.000 0.000 0.000 3 34.333 9.762 448.111 -17.032 9.000 2.000 0.000 0.000 3 20.615 5.329 688.385 -17.115 13.000 -1.000 0.000 0.000 3 1.200 0.200 1018.667 -17.333 15.000 1.000 0.000 0.000 3 0.375 0.042 1065.000 -17.500 8.000 2.000 0.000 0.000 3 53.750 17.114 22.333 -16.758 12.000 1.000 0.000 0.000 ・ ・ ・ ・ ・ 2 2014.273 -0.352 1233.727 17.727 11.000 3.000 0.000 0.000 2 2014.000 -0.625 1282.500 17.500 12.000 4.000 0.000 0.000 1 22.088 19.302 3.971 -20.493 34.000 6.000 0.000 0.000 1 19.636 16.812 122.909 -17.326 11.000 -6.000 0.000 0.000 のデータが6000個あります。 まず観測回数で昇順にソートして、その昇順に表示したものを x軸方向の流速 + y軸方向の流速 で昇順にソートして並べて表示する問題です。 x座標、y座標、サイズ、サイズの変化量は今ないものとします。 良ければプログラムおしえていただきたいのですが??

  • 物理 放物運動の問題

    物理 放物運動の問題です。 1辺がLの正方形をθ°傾けた図形があり 図のように、x軸y軸をとる。 ここで、箱には摩擦がないものとする。 y軸に沿って、質量mの物体をOから初速v[0]で投げる。 重力加速度をgとする。 物体が正方形の他辺(0,L)にぶつからないような初速の条件を求めよ。 私は重力をx軸y軸方向に、y軸方向に-gcosθ,x軸方向に-gsinθのように分けました。 Lに到達するギリギリを考え、最高点でv[y]が0になるので、v[y]=0=v-gcosθt よってt=v/(gcosθ) Y=L=vt-(1/2)gcosθ(t^2)にこの値を代入し、 v=√(2gLcosθ)となったので、v[0]<v=√(2gLcosθ)が答えかと思ったのですが、 答え(赤本)はv=√(2gLsinθ)となっています。なぜでしょうか? 宜しくお願いします。

  • 川を渡る船

    川を渡る船の問題の質問があります。 この問題については、一晩悩みましたが、結局、分かりませんでした。 どなたか解き方、教えて下さい。宜しくお願い致します。 **********問題**************  下図のように、両岸が平行な川がある。川の流れの速さは川の中ではどこでも一定で、岸に対し平行にv[m/s]であるとする。また、岸に対し垂直の線の両端をA,Bとし、AとBの間の距離をL[m]とする。  岸にそって下流へ向かって一定の速さで走る自動車があり、船がA点を出発すると同時に自動車はB点を通過するとする。船を対岸に向かって進め、自動車と出会う点をC点とする。自動車の速さと船の静水に対する速さがともに2v[m/s]である場合、C点に到達するためには、静水に対し船を進める向きθを、直線ABに対し下流の方向に何度傾ければよいか? -------------------------------- 自動車□→2v   (岸) ----B----------C---------------- ↑~.~~~~.~~~~~~~~~ ¦~.~~~.~~~~~~~~~~ L ~.~~.~~~~~~~~~~~ ¦~.~.~~~~~(川の流れ)→v ↓~.■(船)~~~~~~~~~ ----A---------------------------- --------------------------------

  • 再度質問します

    添付図を参照ください。 添付図のように、等分布荷重=0.002t/cmが、 鉛直方向に作用しています。 曲げ応力度を検討する場合、等分布荷重を u-u軸に直角及びv-v軸に直角な方向(70°)に分解するのか、 あるいはx-x軸に直角及びy-y軸に直角な方向(25°)に 分解するのか、二通りあります。 どちらに分解するのですか。 説明をお願いいたします。

  • 空気抵抗の問題です(高校・大学1年レベル)

    物体が原点Oから斜めに打ち上げられた。ただし物体が速度に比例する抵抗(比例定数n>0)を受けるものとする。また、水平方向右向きにx軸、鉛直上向きにy軸をとるとする。 (1)物体の位置ベクトル↑r、物体に作用する重力↑wとして物体の運動方程式を求めよ (2)物体の質量をm、重力加速度の大きさをg、x方向の速度成分をu、y方向の速度成分をvとしたとき、x方向、y方向に関する運動方程式を書きなさい (3)x(0)=0,u(0)=u。の時、x,uを時間tの関数として求めよ (4)y(0)=0,v(0)=v。の時、y,vを時間tの関数として求めよ (5)物体の軌跡(xとyの関係式)を求めよ なんですが解き方と答えを教えてください!お願いします

  • レイノルズの基礎方程式 (3次元)

    こんにちは。流体潤滑で、レイノルズ方程式(3次元)を導出させる課題を行っています。 摩擦面にすきまにx,y,z軸をとって、上の面がx方向にU_2、y方向にVで動き、下の面がx方向にU_1の速度で動くとする。その隙間にある油膜内の一点P(x,y,z)での、x、y、z方向の油の速度を(u,v,w)とすると、各方向に運動方程式が立てられる。 η(∂^ 2 /∂^2y)=∂P/∂x η(∂^2v/∂^2y)=∂P/∂y=0 η(∂^2w/∂^2y)=∂P/∂z 【注】ここで、(∂^ 2 /∂^2y)は2回微分を示す。 この問題における境界条件 y=0 ⇒ u=U_1, v=w=0 y=h ⇒ u=U_2, v=V, w=0 を用いて2回積分を行うと、 u= {U_1+(U_1-U_2)×[h-y]/ h} +{-(y[h-y]/ 2η(∂P/∂x)} v=V y / h w={-(y[h-y]/ 2η(∂P/∂z)} が得られ、この3式と連続の式より、次のレイノルズ基礎方程式が得られる。 ∂/∂x(h^3×∂P/∂x)+∂/∂z(h^3×∂P/∂x)= 6η(U_1-U_2)(∂h/∂x)+6ηU(∂/∂x)(U_1+U_2)+12ηV 自分はこのレイノルズ基礎式を導出したいのですが、 (1) 2回積分を行った時のuの式が違う u= {U_1+(U_2-U_1)×y/h} +{-(y[h-y]/ 2η(∂P/∂x)} となってしまう。 (2) 連続の式の使い方 がうまく理解できずに導出することができません。 参考に出来る本や、サイト、他に解答例があったらアドバイスよろしくお願いします。

  • 数(2)の図形と方程式で、逆手流の解法について

    どうしてもこの解法が理解できないんです・・・ 例えば、座標平面上で、2点P(x、y)Q(u,v)があり、ux-vy=y-v, vx+uy=-x+uを満たしている時、 (1)点Pが点(0、1)を除くY軸上を動く時、点Qの奇跡は? (2)点Pがx軸上を動く時、点Qはどのような図形を描くか? という二つの問題があるんですが、 これらの解答として、 点Q(u,v)が、求める図形上にあるための条件は・・・・ と逆からせめていく解法が理解できないんです。 どうか理解できるように教えてください。お願いします