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固定されたデカルト座標での運動方程式

質量mをもつ質点の、時刻tにおける位置ベクトルをr↑(t)とする。 運動方程式は、ベクトル形式でm(d^2r↑(t)/dt^2)=F↑(r↑(t),t)と表せる。 x軸、y軸方向それぞれの単位ベクトルをex↑,ey↑とする。 時刻tにおける質点のデカルト座標をx(t),y(t)とする。 r↑(t)をx(t),y(t)で表せ。 r↑=xex↑+yey↑    ここからどうすればよいのですか? 詳しい解説お願いします。

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  • ベストアンサー
回答No.3

x = x(t), y = y(t)とするね。 r↑ = x・ex↑ + y・ey↑ dr↑/dt = (dx/dt)・ex↑ + (dy/dt)・ey↑      (※) d^2r↑/dt^2 = (d^2x/dt^2)・ex↑ + (d^2y/dt^2)・ey↑ そして、このd^2r↑/dt^2を運動方程式の左辺のd^2r↑/dt^2に代入すれば、いいんじゃないかな。 (※) dr↑/dt = d(x・ex↑)/dt + d(y・ey↑)/dt = (dx/dt)・ex↑ + x・(dex↑/dt) + (dy/dt)・ey↑ + y・(dey↑/dt) となるのだけれど、  dex↑/dt = 0↑  dey↑/dt = 0↑ なので、  dr↑/dt = (dx/dt)・ex↑ + (dy/dt)・ey↑ まぁ、ここまで詳しく書かなくてもいいと思うけれどね。

24143324
質問者

お礼

dex↑/dt = 0↑ dey↑/dt = 0↑ となるのはex↑,ey↑は固定されているからですか?

その他の回答 (3)

回答No.4

ex↑、ey↑の方向が時間によって変わらないから。 なにしろ、  ex↑ = (1,0)  ey↑ = (0,1) だからね~。 これを時間tで微分すると、0↑になります。

24143324
質問者

お礼

詳しい解説ありがとうございます。

  • ybnormal
  • ベストアンサー率50% (220/437)
回答No.2

デカルト座標上では、r↑(t)=(x(t), y(t))なんだから、 ≫r↑=xex↑+yey↑    ここからどうすればよいのですか? これで終了なんじゃないの。 厳密にはr↑(t)=x(t)ex↑+y(t)ey↑

24143324
質問者

お礼

詳しい解説ありがとうございます。

回答No.1

r↑(t)=x(t)ex↑+y(t)ey↑

24143324
質問者

お礼

詳しい解説ありがとうございます。

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