• ベストアンサー

応力に関する質問です。

物理学の教科書を読んでわからないところがいくつかあるので質問させてください。 教科書の本文中で○で囲ってある部分や下線部がわからないので教えてくれませんか。 該当箇所が多いですが、分かる方は教えてください。 ↓写真がわかりにくそうなので、一部書いておきます。 Sx/S=cos(面ABCとyz面のあいだの角) と書けるのはわかりますが、 =cos(n↑とx軸のなす角) となるのはなぜですか?また、 =nxとありますが、これはどうしてですか?nxとは何で何を表しているのですか?

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • rnakamra
  • ベストアンサー率59% (761/1282)
回答No.1

まず最初の質問。 これは各面の法線ベクトルのとり方によります。 どちらが表でどちらが裏か、その定義によっています。 二つ目の質問。 二つの面のなす角とはどのような角度なのでしょうか。 二つの面の両方に垂直な面をとり、その面とそれぞれの面との交線のなす角のことです。 この角は二つの面の法線のなす角に等しくなります。(これはよく考えればわかるはずです) n↑は面ABCの単位法線ベクトルであり、x軸はyz面の法線です。つまり、二つの面のなす角はn↑とx軸とのなす角になるのです。 n↑とx軸方向の単位ベクトル(1,0,0)のなす角の余弦は二つのベクトルの内積になります。ですのn↑=(nx,ny,nz)とすると cos(n↑とx軸のなす角)=(nx,ny,nz)・(1,0,0)=nx となるのです。nxは面ABCの単位法線ベクトルのx成分です。

magiclamplegend
質問者

お礼

ありがとうございました。

関連するQ&A

  • ピトー管について教えてください。

    物理学の教科書に会った本文の写真です。 この教科書のピトー管の解説がよくわかりません。 この文章について初心者にもわかるように説明してくれませんか。 特に下線部と丸で囲ってあるところはよくわかりません。

  • θだけ傾いた面の応力

    力に直角な断面(a)に対して角θだけ傾いた面(b)における応力を求める式についての質問です。その式は P(b) = F/(S/cosθ) = F・cosθ/S と教科書に載っているのですが、なぜcosθで断面(a)を割っているのかが分かりません。 傾けた後の断面積を S'とすると、 S' = S/cosθ と考えれば良いのでしょうか?もしそうだとしたら理由も教えてください。 どなたか分かる方お願いします。

  • 運動方程式について(初歩質問)

    はじめまして。よろしくお願いします。 運動方程式の立て方についてお聞きしたいのですが、 問題で、物体を地上の一点から、水平面(xy方向)と角度Θの方向に初速Vゼロで投げるときの運動方程式が F(ベクトル)=(0,0,-mg)となるようなのですが、 なぜ、X方向のV0cosΘと、鉛直方向Z方向のV0sinΘは 無視されるのでしょうか? 私の考えでは 1、投げ上げた瞬間~最高点到達まで F=(v0cosΘ,0,v0sinΘ-mg) 2、最高点到達後~地面につくまで  F=(v0cosΘ,0,-vosinΘ-mg) だと考えてしまいました。 また、1軸だけで(例えば水平右向きを正にとる。など)で考えるのかな?そうならばわかるなと思ったのですが、 違う問題で 質量mの物体を、傾斜角αの斜面の下から初速V0で直上昇させる場合で、 斜面をX軸とし、その斜面に垂直をY軸とすると F=(-mgsinα-μN,N-mgcosα,0)となるようで、 これだと斜面上方を正とする軸と、斜面に鉛直上方を正とする軸というふうに2軸で考えているんで・・・・・ というように、運動方程式がよくわかりません。教えていただけませんでしょうか?

  • オイラー角 回転行列

    オイラー角 回転行列 オイラー角と回転行列の関係が良く理解出来ないので 質問させて下さい。 工学や物理学で使われるオイラー角の回転順序は Z-X-Zが一般的だと認識しています。 ここで、3次元空間でのX軸、Y軸、Z軸周りの回転を 表す回転行列は、   1  0  0 Rx= 0 cosθ -sinθ 0 sinθ cosθ   cosθ 0 sinθ Ry= 0  1 0 -sinθ 0 cosθ    cosθ -sinθ 0 Rz= sinθ cosθ 0 0   0  1 です。 それぞれのθが、その軸での回転だと認識しています。 ここで、回転の方向はRxはY軸をZ軸に向ける方向、 RyはZ軸をX軸に向ける方向、RzはX軸をY軸に向ける方向。 Z-X-Zとは、 Rz・Rx・Rzの積という認識で良いでしょうか? 例えば、 Rx:Y軸をZ軸に向ける方向にπ/2 Ry:Z軸をX軸に向ける方向にπ/3 Rz:X軸をY軸に向ける方向にπ/4 回転させたとします。 Rz・Rx・Rzの積でなぜ、Ryの回転 が表現できるのですか? また、オイラー角はα,β,γと表記される事もありますが、 これは、X軸回転をα、Y軸回転をβ、Z軸回転をγで表して いるという事なのでしょうか? 分からない点だらけで申し訳御座いませんが、ご回答何卒よろしくお願い致します。

  • 機械設計の問題

    これは教科書に載ってる問題なのですが、どの式を使えば良いか分からなくなってしまったので解説をお願いします。 軸径50mmの軸がある。軸の長さ1mについてねじれ角1/4度におさえたい。 加えることのできる最大トルクを求めよ。ただしG=79.4GPaとする。 答えは213×10^3 N・mm ねじれ角の問題の中に急にトルクを求める問題が出て混乱しています。

  • 長方形窓の立体角投射率

    現在、立体角投射率について学んでいます。 長方形の立体角投射率で悩んでおり質問させてもらいました。 光源面と受照面が垂直の場合に 立体角投射の法則 U=1/π∫s(面積S) cosθcosβ/r^2 dS を適用すると、図からcosβ=z/r, cosθ=y/r, r=√(x^2+y^2+z^2), dS=dxdy であるから Uv=1/π∫0~x∫0~y yz/x^2+y^2+z^2 dxdy  =1/2π(tan^-1 x/z - z/√(z^2+y^2)・tan^-1 x/√(z^2+y^2) となっています。(表記が分かりにくくすみません。) ただ、図からはr=√(y^2+z^2)としか読み取れないため、なぜ r=√(x^2+y^2+z^2)になるのかが分かりません。 また、 Uv=1/π∫0~x∫0~y yz/x^2+y^2+z^2 dxdy r=√(x^2+y^2+z^2)と仮定したとしても本来ならば Uv=1/π∫0~x∫0~y yz/(x^2+y^2+z^2)^2 dxdyになると思うのです。 様々な参考書を見たところ 1/2π(tan^-1 x/z - z/√(z^2+y^2)・tan^-1 x/√(z^2+y^2) の式はどうもあっているみたいなのでそれ以外の部分について修正などがありましたら教えていただけないでしょうか。 私に数学力がもっとあれば逆に計算していけばよいのですが・・・

  • sinθとcosθの見分け方

    鋭角三角形ABCがあり、AB=5、AC=4√2、∠ACB=45°である。 またAからBCに下ろした垂線の足をH、CからABに下ろした垂線の足をKとする。 このとき、AH=□、sin∠ABC=□、CK=□、BK=□である。 AH、sin∠ABCまの値までは求まったのですが、そのあとからがわかりません。 CK=7×sinθ=7×4/5=28/5 BK=7×cosθ=7×3/5=21/5 これは図からして謎だったんですが、 Kを頂点とするΔKBCはどうしたらどこがsinθ、cosθわかるのですか? 基本形の図(教科書などで角が90°のところがtanとなってる図)と照らし合わせてみても なぜこういう風にとらえられるのか、直角三角形が基本形から回転すると、 どこがsinθでcosθでtanθなのかと何がなんだかわかりません。

  • 数学IIの微分積分の問題ですが。

    問1.△ABCは3辺の長さがAB=sinθ,BC=cos2θ,CA=cosθ,∠BAC=π/3の三角形である。余弦定理を用いてθの値を求めよ。ただし、θは第1象限の角とする。 問2.3次曲線y=x^3・・・・(1)と放物線y=mx^2+nx・・・・(2)があり、(1)、(2)はx座標が2の点で共通な接線lをもっている。このとき、m,nの値と接線lの値をそれぞれ求めよ。

  • 赤道面を多角形にして作った球の名前

    赤道面を円でなく多角形にして作った球は、何て呼ばれてるのでしょうか?? よろしければ英名も教えてください。 球の擬似的な展開図を作ろうと言う時によく出て来そうな立体です。多角形の回転体の事ではないです。 一般の平面図形を赤道面にしたものや、赤道面が円や楕円でも両極を結んだ軸が赤道面の中心からずれてるようなものについても、ありましたらお願いします。 また、直交座標、球座標、円柱座標に対して考えられる、仰角と平面方向の縦と横で表されるような座標系{(x、y、z)=(x´cosφ、y´cosφ、√(x´^2+y´^2)sinφ)、z軸との角をφとした場合は(x、y、z)=(x´sinφ、y´sinφ、√(x´^2+y´^2)cosφ)}は、ちょうどこの(多角形が赤道面の)図形のイメージに似てると思うのですが、何て呼ばれてるのでしょうか? (蛇足ながら、自分は今の所、勝手に角球・一般球・角球座標などと呼んでいます)

  • 斜めに投げ上げる運動(放物運動)に関する問題

    下記の問題がわからず、困っております。問題の解き方、または考え方を教えていただけないでしょうか。 水平面と角θをなす斜面に対し角αで物体を初速v0で投げるとき、角αをどのように選ぶと物体は斜面上を最も遠くまで到達するか。 現在大学で力学の基礎を学んでいますが、高校のとき物理を選択しておりませんでした。教科書などを読んでもよくわかりません。何卒よろしくお願いします。