• 締切済み

慣性の法則?運動方程式?インパルス応答?振動?

比較的容易に体感できる例としまして、 自転車に乗っているときと、自転車を押しているとき、  (どちらも速度は同じとします) 段差を乗越える場合自転車を押しているとき(質量が小さい)の方が 自転車が飛び跳ねる(動きが大きい)ですよね。 これはなぜでしょう? と考えたときに、近似的に簡単に1自由度系の強制振動でインパルス応答だ と考えることにしました。 色々と調べまして減衰係数比(ζ)が一定で質量が増加したときは 計算と実体験が一致結果になったのですが、 ζが一定で質量が増加すると言うことは減衰係数(c)やばね係数(k)も変化していることになりますよね? ですが実際の自転車のばね係数などは変化していないと思うのですが。 この考え方は間違っているのでしょうか?

みんなの回答

  • rabbit_cat
  • ベストアンサー率40% (829/2062)
回答No.3

実験もしないで議論してもしょうがないので、これで最後にしますが。 >本当です。 もちろん、バウンドはすることに異義はないんですが、 重い自転車でも軽い自転車でも(同じ速度で段差に進入した場合には)そのバウンドの様子がほぼ同じようになるような気がするのですが。 例えば、 ・自転車を押して時速10kmで段差に進入した場合と ・自転車に乗って時速10kmで段差に進入した場合と、(人が乗っている分だけ重い) でバウンドの様子が違いますか?

  • rabbit_cat
  • ベストアンサー率40% (829/2062)
回答No.2

>段差を乗越える場合自転車を押しているとき(質量が小さい)の方が >自転車が飛び跳ねる(動きが大きい)ですよね。 これは本当ですか?どうしてそう思われましたか? 私は、式からだけではなくて、自分の経験や直感からも、同じ速度で段差に飛び込めば、自転車の重さに関係なく飛び跳ねる様子は同じになるような気がします。

succhin
質問者

補足

> これは本当ですか?どうしてそう思われましたか? 本当です。実際に自転車を押すなり乗るなりするとそうなりますが。 自転車に乗っていて前輪が大きくバウンドした経験はありますか? 自転車を押していて前輪が大きくバウンドした経験はありますか? おそらく押していたときに大きくバウンドした経験の方があると思われますが。

  • N64
  • ベストアンサー率25% (160/622)
回答No.1

これだけの説明では、なんとも言えないと思います。もっと研究して教えてください。

succhin
質問者

補足

機械力学でも振動でも自動制御でもなんでもかまいませんが、 1自由度系の過渡振動でインパルス応答はよく載っていますね。 それなんですが。 エクセルでも何ででもグラフは描けると思いますが、 ζが一定の場合、mだけ増やすと最大変位x(t)は下がりますね。 これは式を見ても明らかです。 ですがζは    c ζ=──────   2√(mk) です。 mが増加してζが一定だとすれば、 cやkが変化することになりますよね。 実際の自転車などではcやkが変化するとは思いがたいのですが。 実際の自転車ではcもkも一定でmが増加しているからζが減少しているが、 人間では感じ取れない。 といったところでしょうか。 お分かりになられたでしょうか。

関連するQ&A

  • インパルス応答の求め方

    状態方程式を用いて、質量-ダンパ系のインパルス応答を求めようとしているのですが、以下の積分方法が分かりません。 δ(t)をインパルス入力として、 ∫[0,t]{(1/D){1-exp[-(D/M)*(t-τ)]}δ(τ)}dτ D:粘性減衰係数、M:質量 回答よろしくお願いします。

  • 運動方程式を教えてください。

    図のようなバネとダンパーでつながれてる物体の運動方程式を教えてください。 どのように解いていけば良いかわかりません。 ※バネ定数k、減衰係数c、質量mとします。 よろしくお願いします。

  • 運動方程式と電気回路

    ビルのような質量・剛性(ばね)・減衰で表現できる振動系を 電気回路で表現できるのでしょうか? ex. 質量=コンデンサ ばね=コイル 減衰=抵抗 だとおかしいのでしょうか? 電磁気学がさっぱりなもので??? よろしくおねがいします。

  • 振動の応答計算について

    非比例減衰を持つモデルの振動応答計算方法が分かりません。 例えば、下のマトリクスとベクトルで表される2自由度系を考えます。 [m1 0;0 m2]{A}+[c1+c2 -c2;-c2 c2]{V}+[k1+k2 -k2;-k2 k2]{X}={F} m:質量、k:剛性、c:減衰係数 A:加速度、V:速度、X:変位、F:外力 比例減衰を仮定したらモード解析法を用いて応答計算できますが、非比例減衰の場合できません。そこで、数値時間積分の一つの方法である線形加速度法を用いて応答計算を試みているのですが良いのでしょうか? 参考図書やアドバイスお願いします。

  • 減衰比と走行速度との関係

    添付ファイルのようなモデル(質量mの質点とバネ定数k、減衰係数cのバネ)をスロープ角一定の下り坂の上で受動走行させた場合、走行速度がモデルの減衰比に比例したのですが、なぜ減衰比に比例すると思われますか?ま た、その比例係数は何によって決定されますか?比例係数はスロープ角に依存すると思うのですが、厳密にどのような関係式で減衰比と走行速度(前進速度)の関係を表すことができるのか、ご助言いただけると幸いです。よろしくお願い申し上げます。

  • 一自由度系の強制振動において

    与えられているものは振動数f(9~18の間)、質量M(=1.07)、ばね定数k(=13000)という値の中で粘性減衰係数比ζを求めるにはどのような式を用いればよろしいのでしょうか? ちなみにζ=√((ω0^2-ω^2)/(2ω0^2))使ってみましたが、これでは値が大きくなってしまいますがこれを使っていいんでしょうか?

  • 【物理】自由度粘性減衰系の自由振動

    質量m=1.0[kg]、ばね定数k=100.0[N/m]、減衰係数c=6.0[N・s/m]の自由度粘性減衰系が自由振動する。運動方程式を作り、固有振動数ωn[rad/s]、減衰比ζ、減衰固有角振動数ωd[rad/s]を求めよ。 この問題の解き方を教えてください。 回答よろしくお願いします。

  • 1自由度系

    図に示す1自由度系で質量mが20kg、減衰係数cが500Ns/m、ばね定数k1が1×10^6N/m、k2が2×10^6N/mであるとする。このときの減衰比と固有円振動数を求めなさい。 こんばんは。減衰の問題が分かりません。 ダッシュポットはないものと考えk1とk2を合成してもいいのですか?解答よろしくお願いします。

  • 1自由度振動系の運動方程式の解法について

    mを質量 cを減衰係数 kをバネ定数 (dx/dt)^2 をXをtでの2階微分とします。 今 m(dx1/dt)^2+c{(dx1/dt)-(dx0/dt)}+k(x1-x0)=0 という運動方程式で表される1自由度線形振動系があるとします。 この運動方程式を解くとき、 x0=Xsinωt x1=Ysin(ωt-φ) としたとき、上の二つの式を直接運動方程式に代入して解き、Y/Xを導く場合どうしてもφやsinやcosのせいで綺麗に解くことができません。 こういう場合に必要なテクニックなどあれば教えていただきたいです。 よろしくお願いします

  • 減衰係数が負の値をとることはありますか?

    減衰係数が負の値をとることはありますか? どんなときですか? ばねとダンパで支持されている質量をもつ系について 減衰振動となる条件を導く問題を解いています。 (平成16年度 技術士一次試験 機械部門 問題11)