• ベストアンサー

ニュートンの運動方程式について

bosonの回答

  • boson
  • ベストアンサー率59% (44/74)
回答No.3

>(確かに日常的な運動を記述する際は問題ないのかもしれませんが) >より正確な三階微分以上の方程式を用いた記述はなされないのでしょうか? 輻射まで考えると、三階微分が輻射の反作用として力の項に入ってきます。 例えば、帯電している物体が加速度運動すると電磁波が輻射されます。 電磁波が物体の運動エネルギーを持ち去りますので、 物体は物体の運動を抑制方向に力(つまり輻射の反作用)を受けます。 「理論電磁気学」第3版 砂川重信 著 紀伊國屋書店刊 http://www.amazon.co.jp/dp/4314008547/ 第9章 第5節 電磁波の放射の反作用 p301 (5.6)式に三階微分を含む運動方程式が書かれています。 「ジャクソン電磁気学〈下〉 (物理学叢書)」原書第3版 吉岡書店 刊 J.D. ジャクソン (著), John David Jackson (原著), 西田 稔 (翻訳) http://www.amazon.co.jp/dp/4842703083/ 16.2 エネルギー保存則から求められる放射の反作用の力 p.1080 (16.9)式に三階微分を含む運動方程式が書かれています。 また、一般相対性理論の範囲で考えれば、 帯電していなくても、質量のある物体が加速度運動すると重力波が輻射されます。 電磁波を輻射するときと同じように、重力波がエネルギーを持ち去りますので、 物体は物体の運動を抑制方向に力(つまり重力波を輻射することによる反作用) を受けます。 「Progress of Theoretical Physics Supplement No. 127 」 http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~ptpwww/supple/sup.128-jpn.html 「一般相対論の予言する重力波の存否に関しては、  間接的に連星パルサー PSR1913+16 の電波観測に  よって確認されている (1993年度ノーベル物理学賞)。」 連星パルサー PRS J0437-4715の軌道決定 http://www.aa.alpha-net.ne.jp/t2366/%E9%80%A3%E6%98%9F%E3%83%91%E3%83%AB%E3%82%B5%E3%83%BC%20PRS%20J0437-4715%E3%81%AE%E8%BB%8C%E9%81%93%E6%B1%BA%E5%AE%9A.htm 「(3)重力波放射による軌道長半径の永年減少」 日経サイエンス 2001年4月号 特集:宇宙論の新展開 宇宙論検証のカギ握る重力波観測 http://www.nikkei-science.com/page/magazine/0104/space2.html 「これまで重力波は直接検出されたことがないが,中性子星や  ブラックホールなど極端に重い天体からなる連星が,  重力波を出して徐々に連星間の距離が縮まっていく様子が,  天体観測から確認されている。」 「一般相対性理論」共立出版 刊 Torsten Flie〓bach(著),杉原亮(翻訳),庄司多津男(翻訳),南部保貞(翻訳) http://www.amazon.co.jp/dp/4320034422/ p.242 連星系  (連星が重力波を輻射することによって、単位時間あたりに  どれだけのエネルギーを失うかについての計算があります。)

関連するQ&A

  • 運動方程式について

    どうも、私疑問が一つありまして 古典力学における一質点の運動を記述する運動方程式Ma=Fの式中で 圧力は何処に入るのですか?

  • 高校レベルの運動力学

    高校で学習する質点の運動として 等加速度運動、円運動、単振動、単振り子 などがありますが、 これらは,主として 線形2階微分方程式などで記述できることから そのような微分方程式の観点から再度理解したいと思っています。 そうすることで,大分スマートに整理できるような気がするからです。 大学教養or初学年で習う古典力学ほどでもなく整理しようとしたら、どのように整理するのが妥当でしょうか? (高校3年の微積分を理解している人が高校物理を必要としている人にとってちょうどいい具合で )

  • ニュートン運動方程式の解としての級数?

    数日前に聞いた話ですが、惑星の運動など、ニュートン力学の運動方程式が解けるかどうかを考えるときに、級数の収束が大切、ということを聞きました。 自分が運動方程式 m x'' = F を解くときは、別に級数なんて出てきたことがないのですが、なぜ、級数が関係してくるのでしょうか? 「通常は、級数の最初の数項の数値を求めるだけで、惑星の運動は分かるけど、級数が収束するかどうかは分からない」といったことを聞きましたが、そもそも、なぜ、運動方程式を解くときに級数が出てくるのかが良く分からないです。

  • 運動方程式と統計力学

    ニュートンの運動方程式とハミルトンの運動方程式は数学的には等値です。ここで疑問に思ったのですが、ニュートンの運動方程式だけで統計力学を構成できるのでしょうか?自分の乏しい知識ではハミルトンの運動方程式にしか位相空間や状態量といった概念ないので、ニュートンの運動方程式からは無理ではないかといいた気がするのですが。

  • 運動量演算子について

    シュレディンガー方程式でハミルトニアンのうちの運動エネルギーのところがなぜ、運動量演算子を二度同じ波動関数に二階の偏微分のようにかけるのかよくわかりません。古典力学でのp^2/(2m)はわかるのですが、それがなぜ、二階の微分になるのでしょうか?どちらかと言うと波動関数に運動量演算子を掛けた結果を二乗するなどの方がしっくりくるのですが、どなたか説明していただけると助かります。

  • ニュートン力学の有効性について

    ウィキペディアによると 「現代の物理学では、ニュートン力学は、われわれが日常扱うスケールでの有効理論であると考えている。すなわち、質点の運動を考えるとき、特殊相対性理論は速度が光速よりも十分遅いときニュートン力学で近似でき、量子力学は運動量が十分に大きい場合にニュートン力学で近似できる。またニュートン力学に含まれることもあるニュートンの万有引力理論は、重力が弱い場合の一般相対性理論の近似である。」 とのことです。 上記解説の意味なんですが、 (1)ニュートン力学は日常レベルの現象説明に便利な簡便法であるが、厳密には正確ではない。その気になれば相対性理論や量子力学で、より厳密な計算が可能である。 (2)ニュートン力学と相対性理論や量子力学は適用範囲が異なるため、その都度適切な理論を選択する必要がある。但し、各理論の適用範囲同士は重複する。 (1)、(2)どちらかかと思ったんですが、もしかしたら「(3)どちらも間違い」でしょうか? よろしくお願いします。

  • 運動量方程式とは

    質点(その集合としての剛体でも)の運動を記述するのに、 1.ニュートンの運動方程式 2.それから誘導されるエネルギー保存式 があります。 さらに運動量保存方程式というものがあります。 運動量方程式を使うのは、バットにボールが衝突して飛んでいくというような問題に使われると思います。この場合、エネルギー保存は成立しないということになっています。 運動量保存式は、力積=運動量の変化であり、 力積=力×作用時間です。両辺を作用時間で割り、極限操作をすると、 力=質量×加速度となり、運動方程式そのものになります。ということは、運動方程式=運動量方程式=エネルギー保存というように見えてしまいます。 エネルギー保存が成立しなくても運動量保存は成立するというところで運動量方程式=エネルギー保存という考え方が成立していないということで矛盾となります。エネルギーが保存されなくても運動量はどうして保存されるのでしょうか。どのように考えるのでしょうか。 よろしくお願いします。

  • 波動方程式の起源について教えて下さい。

    量子力学のシュレティンガー方程式や流体力学の波動方程式などでは 波を記述する方程式として当たり前のように二階微分の式が現れますが、 波を記述するためにこのような式で表されるというのに、導出や証明はあるのでしょうか? いくつか書籍を見てみたのですが、当たり前のように出てきていて、なぜこのような式で表されるのかについて言及してある本が見つかりませんでした。 どなたか解説してある書籍などありましたら教えて下さい。

  • 古典的波動力学の構築・・・波動方程式からホイヘンスの原理を導く

    古典的波動力学なんてメジャーな分類にならないかもしれませんが、その構成を考える上で悩んでいます。 高校物理の範囲で考えると、波動の基本原理は ホイヘンスの原理ですが、 やはり、波動方程式から導くのが正当だと思います。 そこで、まずホイヘンスの原理を数学的に記述するとどう表記できるか? 波動方程式からいかに導けるかを教えて下さい。

  • 分数を含む2階の微分方程式の解き方

    解析力学の問題の中でラグランジアンから運動方程式を導くと、 x'' = x + M/x^3 という微分方程式がでてきました。(xの2階微分を「x''」で表しました) これを解いて x(t) を t の具体的な関数として求めるというのが問題なのですが、この微分方程式をどうやって解けばいいのかわかりません・・。 わかる方がいらっしゃれば教えてください!よろしくお願いします。