• ベストアンサー

荷重についての質問です。

W1の質量をm1 W2の質量をm2 力センサの出力をx センサから重心までをy として。各々の質量や、長さを自分で仮定し、 最終的に y = □x となるような、重心位置xを求めるにはどのような計算を行えばいいんでしょうか? よろしくおねがいします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • gohtraw
  • ベストアンサー率54% (1630/2966)
回答No.1

 簡単にするために、二つの錘が乗っている台は質量Mの均一な棒だとします。この棒を支えている支点のうち、左側(センサ側)をA、右側をBとします。また、W1、W2が乗っている点をC,D、上記の棒の重心をGとします。  AB、AC、ADの距離をそれぞれl、l1、l2とします。AGの距離は棒が均一だという仮定からl/2です。  点A、Bで棒が受ける上向きの力をf1、f2とすると、垂直方向の力の釣り合いから f1+f2=(M+m1+m2)g 点Aまわりのモーメントの釣り合いから (m1l1+m2l2+M*l/2)g=f2*l これら二式より (m1l1+m2l2+M*l/2)g=((M+m1+m2)g-f1)*l ・・・(1) また、点Aから(棒+W1+W2)全体の重心までの距離をLとすると、この重心回りのモーメントの釣り合いから M(L-l/2)+m1(L-l1)+m2(L-l2)=0 L(M+m1+m2)=M*l/2+m1l1+m2l2 これを(1)に代入すると L(M+m1+m2)g=((M+m1+m2)g-f1)*l これでLとf1の関係を求めることができます。  センサまわりの構造がよく判りませんが、ご質問中のxと、(棒+W1+W2)を取り除いたときの出力の差がf1になるのではないでしょうか。  

関連するQ&A

  • 重心の問題なのですが、お教え下さいませんか。

    重心の問題なのですが、お教え下さいませんか。 (1)、質量が異なる二つの物体(m1、m2)がくっついている場合の重心は。 (2)、(1)の結果を用いて、質量が異なる二つの物体(m1、m2)がさらに3セットくっついている場合、の重心の位置は。また、その際にX方向へ1.0Gの衝撃が加わるとした場合の作用点はどの位置に作用するか。 添付の画像を参照ください。 質問内容がわかりにくかったら申し訳ございません。

  • 物理の質問です。

    物理の質問です。 質量がそれぞれm1、m2の質点がr1、r2にある。 重心の位置rGが両質点に関する釣り合いの位置にある事を示しなさい。 というのが分かりません。よろしくお願いします。

  • 二重剛体棒の直交座標による運動方程式のたてかた

    x、y平面(縦軸x、横軸y)で原点Оに固定してある剛体棒(m1)とその剛体棒にピンで連結しているm2があり、m1と縦軸のなす角がθ1,m2と縦軸のなす角がθ2とします。m1の重心位置の座標をx1,y1とし、m2の重心座標をx2,y2とします。この場合の運動方程式を直交座標で表わしたいのですがどうしたいいか教えてください。回転運動を直交座標で表わすのはナンセンスだとは思いますがお願いします。

  • 物理の問題でわからないものがあります。

    「滑らかな水平面上で質量m1とm2の二つのおもりをバネ定数kのバネでつなぎ、静止した状態からばねの伸縮方向に一次元的に振動させる。この時の振動の周期として妥当なものはどれか。。ただし、おもりは質点とみなすことができ、釣り合いの位置でばねは自然の長さにあるものとする。なお、質量m1のおもりと質量m2のおもりの釣り合いの位置からの右向きの変位をそれぞれx1、x2とすると、二つのおもりの重心が動かないのでm1x1+m2x2=0が成り立つ」で答えが2π√(m1m2/k(m1+m2))なのですが解説がなくて困っています。運動方程式かと思ったのですが、うまくいきません。どなたか解き方を教えてください。

  • 振動の問題

    滑らかな針金に質量m1の環を通し水平に張る。環に長さlの糸を結び、その先に質量m2の質点をつるして、針金と同じ鉛直面内で振動させる。微小振動の周期を求めよ。という問題が分かりません。 まず自分なりに、 環の中心の位置座標を(x1,y1)、質点の位置座標を(x2,y2)、張力をS、環が針金から受ける垂直抗力をRとすると、 運動方程式は m1x1''=Ssinθ m1y1''=-m1g-Scosθ+R m2x2''=-Ssinθ m2y2''=Scosθ-m2g さらに、x2=x1+lθ y2=y1+l これらの式から (m1+m2)x2''=m1lθ' と出せたのですが当然このままだとxについて解くことができません。 しかし、ここからどうすればよいのか分かりません。 どなたか教えてください。

  • 物理の質問

    長さlの棒の両端に質量m、Mの2つの質点が取り付けられている。棒を糸でつるして水平に保つには図のxをいくらにすればよいか。 (1)棒が軽い場合と(2)棒が質量mの場合について答えよ。 (3)この問題を重心の観点で(1)、(2)を解いてみよ 教えてほしいところ 1、2はわかったんですが3番がどうしてもわかりません。 なぜ、重心の公式を用いて糸でつるす位置が求められるんですか??

  • 重心の運動

    破裂するボールを真上に投げることを考える。 Aさんが真上に投げ、空中でボールが質量m1=0.4kg,m2=0.2kgの2つの小片に破裂した。 この2つの小片は同時に地面に落ちた。 質量m1の小片は、Aさんの左3mの位置に落ちた。 質量m2の小片は、Aさんの右何mの位置に落ちたか? 重心の運動を考えることによって求めよ。 重心の運動を考えるので、ベクトルを使うと思うのですがよくわかりません。 詳しい解説お願いします。

  • 重心の運動

    質量m、2mの質点が、自然長l、ばね定数kのばねで接続されている。 この一連の物体が振動しながら並進運動している時、重心の速度を求めよ。 ただし、質量mの質点の位置はx1、2mはx2、重心はx3とする。 (右向き正の一次元運動とし、x1<x2) という問題です。以下微分は’で表現します。 重心座標 x3=(mx1 + 2mx2)/(3m) 換算質量 μ=2m^2/3m ばねの伸び d=x2-x1-l だと思うのですが、重心の運動方程式は μx3''=-kd でしょうか?仮にこれの場合、積分定数をv0として、 重心速度 v=x3'=(-kd/μ)t + v0 となるのでしょうか? 重心などの2体問題が非常に苦手で、どう解いていいのか混乱してしまいます。 この場合、重心に直接働く力は無いと思うのですが、運動方程式に書く場合はどうすればよいのでしょう?2つの質点に働く力の合計でしょうか?(それだと異符号かつ絶対値同じで0になる気がしますので、上の解答では-kdだけ書きましたが・・・。) また、質量は換算質量でよいのでしょうか?それとも全質量でしょうか? ご教授の程、よろしくお願い致します。

  • 3次元空間の内の質点と重心と引力について

    3次元空間に、それぞれM1,M2という質量を持つ2つの質点があるとします。この2つの質点の両方をまとめた1つの質点系としてその重心を1つ考えることができると思います。2つの質点を結ぶ直線内に質量の重みを使って内挿したような点になると思います。さらにもう1つの質点mを導入します。mは前述した1,2から引力を受けますが、1と2をまとめた質点系から引力を受けるという考え方もできます。これは同じことになるのでしょうか。 つまり、2つをまとめた質点系の重心に質量(M1+M2)の1つの質点があると考えた場合の引力(ベクトル)は、バラバラに1,2を考えて計算された2つの引力(ベクトル)の合力と一致するでしょうか。当然、そうなるような直観があるのですが。簡単に示せるでしょうか。全然見当はずれかもしれないとも思いますが。 よろしくお願いします。

  • 物理の問題.6

    物理の問題6 図に示すような状態で、M2とMの間に摩擦はないものとします。ひもは伸びず、質量は無視でき、重力加速度はgとします。 Mを水平面上 に固定せず、なめらかに動けるようにして、M2から手を離した。M1が水平面上に達するまでの間にMが動く向き、および距離xを求めよ。 この問題で、M,M1,M2からなる系全体に対して、水平方向に外力は働かないため、水平方向に重心は移動しないことがわかります。 これを利用したいと思います。 初め、Mの重心を原点にとり、水平右向きにx軸をとるとします。 M1,M2の重心のx座標をそれぞれ、x1,x2とすると、x(g)={(M1)x1+(M2)x2}/(M+M1+M2)となります。 次にM1がhだけ下降したときMが左向きにxだけ移動したとすると、M2は床に対してh-xだけ動き…… ここからまた、重心のx座標を求めて、先ほどの式と等しいことから答えを出しています。 ここで疑問なのがなぜM2が右向きにM,M1に等しい距離だけ動くかということです。 確かにM2は運動量保存則の観点からいって右向きに動かなければならないわけですが、だからといって-xだけ右向きに動くわけではないのではないでしょうか。 なぜなら、M,M1が左向きに動くことからM2も右向きに動くわけですが、質量が違うわけですよね。 だとすれば、速さも異なってくるのですから距離が等しいとは限らないのでは? この部分がわからず悩んでいます。 もしわかる方がいらっしゃいましたら教えていただけると助かります。 よろしくお願い致します。