物理学

いつもお世話になります。 粘性率ηの流体中を速度vで移動する半径rの球状物体の受ける抵抗力Rは、 R＝6πηrvで表されますが、物体が完全な球体でなく細長い物体(例えば円筒や回転楕円体、アスペクト比で1:100など)の場合、抵抗力Rはどのように考えればよいのでしょうか。 流体中には荷電粒子などは存在せず、細長い物体は変形しないと考えています。 厳密な値を知りたいわけではないので、Rのおおよその値を計算する方法があれば併せて教えてください。 よろしくお願い致します。

物理Iの教科書に載ってあった問題です。 断面積がＳ[m2]の円筒容器を垂直に立て、その上に質量ｍ[kg]のピストンをのせて気体を密封した。ピストンはなめらかに動けるものとし、大気圧をｐ[Pa]、重力加速度の大きさをｇとして、容器内の気体の圧力を求めよ。 答えは　Ｐ＋ｍｇ／Ｓ[Pa]　となっています。 しかし、解き方が分かりません。この問題はどうやって解けばよいのでしょうか？

RC ローパス・フィルタのリップル電圧について このサイトにあるRC ローパス・フィルタの最大リップル電圧について教えてください。 http://sim.okawa-denshi.jp/PWMtool.php fPWM=500kHz、Duty=50%、VL=0V、VH=5V、R=100k、C=0.001uFとしリップル電圧を求めた結果が Vout = Vin*(1-exp(-t/(R*C)))の式を用い、手計算した結果と異なる値となりました。 自分はなにを間違えているのでしょうか。 よろしくお願いいたします。

糸でつながれた二つのおもりの微小振動について 長さLの糸の先に質量mのおもり1をつけ、さらにそこから長さLの糸をつけて先に質量mのおもりをつける。 おもり1の糸が垂直となす角度をθ1、おもり2が垂直となす角度をθ2とする。 sinθ1=θ1、sinθ2=θ2 cosθ1=cosθ2=1　とみなすことができる。 このとき、θ1、θ2に対する運動方程式を書いて解き、固有振動およびθ1とθ2の比を求めたいのですが、 固有振動が求められずに困っています。 θ1については、糸の上端を原点にしてトルクを求め、 mL^2・θ1''＝　-mgL(2θ1-θ2) また、θ2については、おもり1を原点にしてトルクを求め、 mL^2θ2''=　-mgLθ2 となりました。これではθ2は θ2=Asin(√(g/L)t＋α)とわかりましたが、 θ1についてどうもうまくいきません・・・。 根本的に違っているのでしょうか? ラグランジュの方程式を使わずに解きたいのですが、、 どうすれば良いかどうか回答をお願いいたします。

かなり初歩の問題ですが、解答がないため、あっているか不安なので質問させていただきたいです。 問題は、平行平板コンデンサーがあり、１６cmの四方形で間隔4.7mm、12Vの電池につながれている。 （a）静電容量　（b）それぞれの電荷　（c）板間の電場　（d）コンデンサーに蓄えられているエネルギー　（e）電池がはずされて間隔4.9mmにすると、（a）ー（d）はどうなるか という問題です。 私の解答→（a）c=εA/dに代入して4.82×10＾-11 　　　　　（b）Q=VC より、±5.78×10＾-10 　　　　　（c）E=V/d より、2553 　　　　　（d）U=Q^2/2C　より、3.47×10^-9 (e)の（a）は,dの値だけ変えて、4.62×10^-11 (b)は、電荷は変化しないので上のQと同じの、±5.78×10＾-10である。ここでVを求めると12.5Vになった。 　　　　　　　（c）は、12.5/ｄより、2551 　　　　　　　（d）は、3.62×10＾-9 と求めました。（e）の問題がすごく自信がないです。解答ない上にテストがあるので焦っています。よろしければご指導ください。

交流回路の電力についての問題がわかりません。 問題は次に示すとおりです。 　問図7.12の交流回路における消費電力、無効電力を求めよ。また、回路の力率を1とするための条件を求めよ。 自分なりに考えてみました。 まず、RC並列回路をアドミタンスで表示し、Lもアドミタンスで表示し、合成アドミタンスY₀を求めます。 それを逆数にして、Z₀を求めます。 消費電力P＝Z₀×I^2（どちらも絶対値をとる） また、I＝E/Z₀であるので、 P=E^2/Z₀で、式を変形していけば答えになると思いましたが、できません。 また、無効電力Qや、力率を1にする方法が分かりません。 単に虚部成分を０にすればいいって訳じゃないようですね・・・ よろしくお願いします。

　有限要素法で長方形の板曲げ要素を自作し、周辺固定板の計算をして理論解と比較したところ、節点変位は数％の誤差で合いますが、節点の力（断面力）が合いません。そこで気がついたのですが、FEMの節点の断面力の定義は理論解のそれと違うのではないかということです。FEMの断面力は次のように計算しました。「FEM断面力=要素剛性×要素座標系の節点変位」 一方、理論解の方は「辺の単位長さあたりの力」のようで、また記号Mx等の意味も違うようです。 　そこで質問ですが、FEMの節点の断面力から理論解の断面力に換算するにはどうすればよいのでしょうか。

　下の問題の作用点、作用線がわかりません。

　図8.21の回路において、電圧電源Eに直列に接続されている誘導リアクタンスXの代わりに、サセプタンスBが接続されているとき、Rの両端の電圧はどうなるか。 というのが問題です。 できれば、回路図はどのように変形されるか、閉路方程式と節点方程式、どちらの方法も知っておきたいので、両方のやり方を示していただければ幸いです。 自分なりに考えてみましたが、X→Bとなることで、他の素子もR→Gとなるのか、また、電圧電源Eも電流電源Jに変えたほうがいいのか。 などがわかりません・・・ よろしくお願いします。

おそらく、このカテゴリーは、本当に専門的な質問が主であり、私のような幼稚な質問は削除対象かもしれませんが、知識不足なので、お時間ありましたら、お知恵を拝借 高速バスに乗車中(高速道上でのこと）。飛行機（おそらく大阪近辺から飛び立った飛行機）が小さく見えました。 私は、若干視力悪いです、その時は眼鏡なし。運転免許はギリギリ通過するかしないかぐらいです。そんな私の視力にもあれが飛行機だと判るぐらいでした。 (晴天でしたので、空には飛行機しか見えない） ところが、何気に観ていると、飛行機がバックしているように見えたのです。 停止して見えることは、納得いくのですが、バックして見えることにどう子供に説明しようかと悩んだしだいです。 双方の方向、速度からしてバックして見える！とは思うのですが、ごめんなさい、どういう状況だと高速バス(およそ時速100キロ前後(違う高速バスでは、時速90キロ～100キロをキープされていました）から飛行機がバックして見えるでしょうか。 それは、貴方の目の錯覚と知能の低下によるもの という回答が主でしょうか。こう見えても理工系出身ですが、物理学はとんと駄目で、再試験常連者です。だから、余計にはっきりさせたいのかもしれませんが、未だに悩んでおります(笑) まぁーそういうこともあるな！で済ませればいいのに、ちょっと気になっている年末をすごしております。 もし、こんな私にご説明いただける良心的な方がお見えでした、お答えお願いできますでしょうか。 すみません。

フレネルの式の導出に関する質問です。 たいていの本(「光学の原理」など)に合わせて 境界面をxy-面とし、 x方向の入射波、透過波、反射波の電場の複素表示をそれぞれ E_x^i、E_x^t、E_x^rとします。 境界条件として、電場のx方向の接線成分が境界面の前後で 連続であることを使用しますが、そのときに E_x^i + E_x^r = E_x^t　…(1) とするのはなぜでしょうか？ 境界条件で必要とされてるのは実部だけのはずであり Re(E_x^i) + Re(E_x^r) = Re(E_x^t)　…(2) だけが成立するはずであり、虚部も等しいとする式(1)は 厳しすぎるのではないか思うのですが。 どなたかご回答いただけないでしょうか。 以上、よろしくお願いします。

3相3線　電圧降下計算について教えて下さい。 配電方式が3相3線210Vの場合で、負荷が不平衡となっています。 （距離を置いてR-S、S-T、T-Rにそれぞれに単相(210V)の容量の異なる負荷が接続され不平衡となっています） その場合、各相の線電流を計算し、電流値に線電流を使用して、各相の電流による電圧降下計算を簡易式により行い、各相の内最大となるサイズを求めたいのですが、係数は（17.8、30.8、35.6）何を使用したらよいのでしょうか？ また、電圧降下値はそれぞれの区間の各相の電圧降下値で最大値を合計したものを末端負荷までの電圧降下値として宜しいのでしょうか？ どなたか教えて下さい。

平等電界と不平等電界はわかるのですが、 準平等電界の意味がわかりません。 よろしくお願いします。

地面からの高さＨの建物から水平方向にV0でボールを投げた場合を考え、ボールを質量ｍの質点としてとらえる。（働く力は重力のみ）またエネルギー保存則から落下直前の速度を求め運動方程式で求められた答えと一致することを確かめよ、という問題なのですが　 とりあえず、・地上をy=0　・y軸を鉛直上向きに取る　・ボールを放した瞬間をt=0 と取って　Fy=-mg　と　Fy=m*ay　を代入して　m*ay=-mg 物理的条件として　(1)t=0のときy=H　(2)t=0のときVy=0 運動方程式を求めて y(t)=-1/2gt^2+C1t+C2 Vy(t)=-gt と求めてみたんですけど、この後エネルギー保存則を使うらしいんですが取り方が参考書とか見てもうまく理解できないので教えてもらえないでしょうか。　また途中の考えとかも間違えていたりしたらズバズバと言ってくださいお願いします

どんな波にも、周波数と波長があるとどこかの本に書いてあったのですが、未だに周波数の定義についてよく理解できません。 簡単な定義として、媒質が振動する回数とあるんですが、あまり直感的に理解できません。。 式に書くと 周波数＝速度/波長　 だと思うのですが、例えば http://electron9.phys.utk.edu/phys135d/modules/m10/images/Image109.gif のように、ロープがあり、たった一個の波しかない場合、周波数がＸとします。 ですが、もし波長、速度が同じ波を二個作った場合、周波数は２Ｘになるんではないでしょうか？ そうなると式が成立しなくなると思うのですが。。 後、無限にロープの長さをとって、波を一個だけにすると、 媒質のある一点が波になって振動してからもう一度振動するまでの時間が無限となる、つまり 周期が無限になって、周波数は1/Ｔとあらわせるので、周波数はほぼ０になってしまいます。 ですが、実際には一回でも振動しているので又おかしくなってしまいます。 多分根本的に理解できていないと思うのですが、どなたか助けてください！！

光に近い速度を出すと時間は相対的に延びると友人に話すと馬鹿げてると言われました… アインシュタインのオナニーだとか… 何回も実験で証明され人工衛星の時計も相対性理論で伸びる事を計算して調整しているとか 話しましたがいまいちピンとこない様です。 世界中の学校で正しい事という事で教えているとも言いましたがやはりダメです。 どうも時間というのが絶対不変だと思ってるみたいです。 まるで幽霊とかオカルトの話の様に、まったく信じようともしない感じです… 何か友人に分かりやすく納得させる様な口説き文句はないでしょうか？

プランク長について質問します。ネットにこのような記載があります。 プランク質量はコンプトン波長をπ で割ったものとシュヴァルツシルト半径とが等しい長さとなる質量のことで、プランク長はその長さのこととあります。 プランク質量を計算すると、 プランク質量は、ルート（（ｈバー）＊（光速度ｃ）/G）となります。 プランク長の定義はシュバルツシルト半径のことですか。そうだとすると、シュバルツシルト半径に、 にプランク質量を代入すると、プランク長は　ルート（（hバー）＊G）/（Cの３乗））ですがその2倍になってしまいます。プランク長の定義は何ですか教えてください。 Gは万有引力の定数。

浮力　加速度　慣性力 小さな質量m、体積Vのピンポン球と 水槽の底を糸でつなぎ、 密度ρの水で水槽を満たして、 ピンポン球が完全に水面下に潜った状態にします。 そして水槽を水平方向に 一定の加速度αで加速させます。 すると糸は加速度αの向きに傾きます。 これを数式を用いて記述したいのですが、 うまくいきません。 運動方程式 md^2r/dt^2 = -ρVg+mg+T に ガリレイ変換d^2r/dt^2 = d^2r'/dt^2+α （rは地面に対して静止している系の座標 r'は水槽に対して静止している系の座標 Tは糸の張力、 r,r',T,α,gはベクトルです） を放り込めばよさそうなものですが、 αの向きにx、鉛直上向きにyをとり 平衡状態を考えることにすれば、 m|α| = -|T|cosΦ 0 = ρV|g|-m|g|-|T|sinΦ Φは糸とαのなす角です。 これらを解くと tanΦ = -(ρV|g|-m|g|)/m|g| < 0 しかし、これは明らかに はじめに挙げた描像と矛盾します。 いったいどこで間違えたのでしょうか？

コンクリートテストピースの引張割裂試験について質問です． 引張割裂試験時に載荷板の荷重-変位関係が計測されるかと思うのですが，それをコンクリートの応力-ひずみ関係（引張特性）に変換するには，どのようにすればよいのでしょうか？テストピース（円柱型）の寸法は，直径100mm×高さ200mmです． 質問するカテゴリーが違うかもしれませんが，ご教授の程，よろしくお願いします．また，実験示方書や関連URLなどがありましたら，表記いただけると助かります．

水平面ＡＣから３０°傾いた斜面ＡＢに沿って、質量の無視できるバネの一端を斜面下端のついたてに固定し、他方の端に大きさの無視できる質量ｍの物体Ａを固定した。 バネは自然長からＬだけ縮んでつりあったこの位置を原点Ｏとする。 重力加速度をｇ、バネ定数をｋとする。このとき斜面に沿って上方にｄだけひっぱって手を離したときの角振動数を求めなさい。 自分は角振動数を求めるときは、運動方程式をたてて加速度について解き 加速度＝－ω二乗（振動の中心からの変位－振動の中心） とくらべて解いてたのですが、今回運動方程式を立てたら加速度をa として ma＝mgsin30-kd という式となりこれをaについて、解いて式を比べようと思ったのですが、解答ではmgsin30を無視してma＝－ｋｄの式についてくらべていました。 単振動の時は外力を無視して考えるのでしょうか。 どうか教えてくださいよろしくお願いいたします。