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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?

みんなの回答

  • owata-www
  • ベストアンサー率33% (645/1954)
回答No.2

(1) 位置ベクトルで書いても問題ないと思いますが 円の式:x(t)^2+y(t)^2=r^2 で表現した方がいいかと思われます (2)、(3)については特に問題ないかと

atrasplay
質問者

お礼

わかりました。回答ありがとうございます。

  • spring135
  • ベストアンサー率44% (1487/3332)
回答No.1

(1)物体の軌道を表す式はcos(ωt+θ)、sin(ωt+θ)を消去して x(t)^2+y(t)^2=r^2 と書く方が直接的だと思います。 (2),(3)はOKです。

atrasplay
質問者

お礼

なるほど、わかりました。 ありがとうございます。

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