• ベストアンサー

力学の問題の計算式なんですが、納得が行きません。

力学の剛体に関する問題を解いていて、解答と自分の答えが違っているんですが解答に納得が行きません。 tanθを求める問題で最後の式の一行は一緒で 「kx・lcosθ=mg・l/2sinθ」 です。この後、右辺の分数を消すために両辺に2を掛けますよね。そうして2kx・lcosθ=mg・lsinθとなり、tanθはtan/cosなので tanθ=mg/2kx…になるかと思ったんですが、解答ではtanθ=2kx/mgとなっていました。何故逆になるのかが分かりません。宜しければ何故逆になるのか教えてください。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • fine_day
  • ベストアンサー率70% (6285/8867)
回答No.1

>tanθはtan/cosなので tanθ=sinθ/cosθですよね? 2kx・lcosθ=mg・lsinθ の両辺をlcosθで割ると  2kx=(mg・sinθ)/cosθ 両辺をmgで割ると  2kx/mg=sinθ/cosθ=tanθ よって tanθ=2kx/mg 両辺を何で割っているか整理すると混乱しないと思いますよ。

the_other
質問者

お礼

ご回答有難うございます。ご指摘通り、記入ミスでした。 一度で理解できる丁寧な解説のお陰ですぐに問題点を把握出来ました。

その他の回答 (1)

回答No.2

余計なことかもしれませんが, >「kx・lcosθ=mg・l/2sinθ」 と書けば,右辺は普通,(mg・l) / (2sinθ)の意味です。 割り算の範囲が明確になるように,mg・(l/2)sinθと書きましょう。 で,この先は推測ですが,mg・l/2sinθを見て,一旦sinθが分母にあると思いこんだことがこの間違いの原因じゃないんでしょうかね。

関連するQ&A

  • 物理の式変形について!初歩的です(;;)

    至急~!!!とっても初歩的な式変形(;_;)物理です。 Lsinθ×√g/√Lcosθ を計算すると √gLsinθtanθに なるはずなんですが √g/√Lcosθを有利化して √gLcosθ/Lcosθ×Lsinθ となってLを約分、分母のcosθとsinθを かけてtanθ つまり√gLcosθ・tanθ となってしまいます。。。 どのように計算すれば かいとうのようになるのでしょうか… お願いします!!!

  • 力学の微分

    力学の問題で y=lsinθ を微分すると y'=Lθ'cosθ でもう一回微分すると y''=-L(θ')sinθ+Lθ''cosθ となると授業で習いました。 元々文系だったので、授業を受ける前に 高校の教科書を買ってきて微分を予習して授業に臨んだのですが、 高校の教科書通りにやるとy'=Lcosθ になります。 横の席の人に恐る恐る聞くと「時間で微分してるから・・・」と 言われましたが、よくわかりませんでした。 なぜ上記のようになるのか、どんな本をみればわかるのか、 ヒントだけでもいいので教えてください。

  • 力学の問題の計算過程☆

    こんばんは!大学一年のものです。 力学の単振り子の問題で計算していって t=1/2√l/g∫(o→θ)dθ/cos(θ/2) というとこまで計算しました。 それで、dθ/2cos(θ/2)=d〔log(tan(θ/4+π/4))〕 となるはずなのですが、ここの計算過程が分かりません。 よろしければご回答よろしくお願いします。

  • 力のモーメントのつり合いの式、sinとcos

    物理というよりは数学の分野なのかもしれませんが 下の画像はある問題の解答図です。 画像の中で「lcos30°」「2lsin30°」というのがありますが、 自分にはどちらがcos、sinかがわかりませんでした(今もわかりません) 恥ずかしながら自分はこの手の問題でいつもsinとcosの区別がつきません どの様に区別すればいいのでしょうか?

  • 2次関数、三角比の問題を教えてください。

    わからないことがあります。(^2は二乗) 【1】mx^2+(1-5m)x+4m=0の2つの実数解が1より大であるような定数mの範囲を求めよ。  という問題で、解答が まず、実数条件からm≦1/9、1≦m ・・・(1) 次に、実数解をα、βとすると、  α>1、β>1⇔α-1>0、β-1>0  ∴(α-1)+(β-1)>0、(α-1)(β-1)>0 解と係数の関係を用いて変形すると  (α-1)+(β-1)=(3m-1)/m>0(両辺にm^2をかけて計算するんだよ!)∴m<0、1/3<m ・・・(2)        (以下略) とあるのですが、私はmをかけて計算したので、(2)の部分では1/3<mしか出ませんでしたが、結局その後の計算でm<0も出たので答えは合いました。なのでmでも良いのかと思ったのですが、似たような他の問題を解いたら二乗をかけないと答えが間違ってしまう問題がありました。、「両辺にm^2をかけて計算するんだよ!」と書いてある場所にはなぜmではなくてmの二乗をかけないといけないのでしょうか? 【2】(cosθ+sinθ)/(cosθ-sinθ)=√2-1のとき、tanθ、cos^2θの値を求めよ。  という問題で、解答が 与式から  cosθ+sinθ=(√2-1)cosθ-(√2-1)sinθ  ∴√2sinθ=(√2-2)cosθ  ∴tanθ=√2(1-√2)/√2=1-√2        (以下略) と書いてあるのですが、√2sinθ=(√2-2)cosθからどのように計算してtanθ=√2(1-√2)/√2=1-√2になるのでしょうか?私はtanθ=sinθ/cosθを使ってやろうとしたのですが、よくわからなくて答えを見たのですが答えを見てもいまいち理解出来ません。tanθ=sinθ/cosθを使っているのだと思うのですが、sinθの係数が分母に、cosθの係数が分子になっているのはなぜでしょうか? どちらか一方でも良いのでどなたかお願いします!       

  • 数1 三角比の計算で困っています

    問題:次の値を求めよ。   tan^2θ+(1-tan^4θ)(1-sin^2θ) ※ ^2や^4は、2乗、4乗のことです。 模範解答は、 =sin^2θ/cos^2θ+(1-sin^4θ/cos^4θ)cos^2θ =sin^2θ/cos^2θ+(cos^4θ-sin^4θ)/cos^4θ×cos^2θ         ↑実際は括弧なしの分数です ここまでは理解できたのですが、 =sin^2θ/cos^2θ+(cos^2θ-sin^2θ)/cos^2θ となるのがなぜかわかりません。 (cos^4θ-sin^4θ)/cos^4θ×cos^2θの部分で、 cos^4θと、cos^2θを約分して、 (cos^4θ-sin^4θ)/cos^2θとなると思うのですが、なぜ (cos^2θ-sin^2θ)/cos^2θとなるのでしょうか? また、 もし他の解き方(数1レベル)があればそれも教えていただけるとうれしいです。よろしくお願いします。

  • 三角関数を含む等式の証明

    三角関数を含む等式の証明でどうしても理解できない問題があります。 黒板の模範解答を見ても納得がいきませんでした。 tan^2θ-sin^2θ=tan^2θsin^2θ (証明) (左辺)=sin^2θ/cos^2θ-sin^2θ…(1) =sin^2θ-sin^2θ・cos^2θ/cos^2θ…(2) =(1-cos^2θ)sin^2θ/cos^2θ…(3) =sin^2θ・sin^2θ/cos^2θ…(4) =tan^2θ・sin^2θ…(5) =(右辺)…(6)   ∴(左辺)=(右辺) 黒板に書いてあった模範解答に1行ずつ番号をふってみました。 (2)までは理解出来るのですがそれ以降がよくわかりません。 どなたか詳しい解説をお願いします。

  • 三角関数の問題

    数学がわかりません!!助けてください!! 問題! 次の等式を証明せよ。 cos²θーsin²θ/1+2sinθcosθ=1-tanθ/1+tanθ (/は分数を表します。) できるだけ、詳しくお願いします。

  • 力学の問題

    半径Rの円柱が水平面内に横たえてある。質量mの物体を横たえた 円柱の一番高いところに置いたところ、側面にそって動き出した。 一番高いところにいるときθ=0としθ=θaになったとき円柱の 表面から離れた。摩擦がないとして次の問に答えよ。 (1)物体がθにいるときの速度v(θ)を求めよ。但しθ≦θa (2)物体が円柱の表面から受ける垂直抗力N(θ)を求めよ。 という問題ですが、 (1)は力学的エネルギーを考えると、 一番高いところにあるときのエネルギー:mg・2R=2mgR θにあるときのエネルギー:(1/2)mv^2+mgR(1+cosθ) (運動Eと位置Eの和で、このときR(1+cosθ)はθにあるときの地面からの高さ。) 力学的エネルギー保存則より 2mgR=(1/2)mv^2+mgR(1+cosθ) したがってv=√(2gR(1-cosθ)) (2)は 向心力F=m(v^2)/R 垂直抗力N 重力の円の中心に向かう成分mgcosθを考えると、 運動方程式はF=mgcosθ-Nより N=mgcosθ-F =mgcosθ-m(v^2)/R (1)のvを代入 =mg(3cosθ-2) と答えは出たんですが、 もし、(2)でFを遠心力と考えると、慣性力を考慮した運動方程式は どうなりますか?お願いします。

  • 三角関数

    よろしくお願いいたします。 0 <θ<π/2とする。 sinθ-cosθ=1/2のとき、sin2θ=3/4, さてtanθ=? という問題です。 解答は、 2sinθcosθ=3/4の両辺をcosθ^2で割って整理すると 2tanθ=1/cosθ^2=1+tanθ^2であるからX=tanθとおくと、 3X^2-8X+3=0よりX=4±√7・・・※ ここで 0 <θ<π/2かつsinθ-cosθ=1/2>0よりX-1>0であるから、 X=4+√7 ※までは理解できたのですが、そこからしぼりこむところが疑問です。解答はここまでしか書いていないのですが、そんな単純なことなのでしょうか。どうしてX-1>0といえるのでしょうか。 X=4-√7はだいたい4 – 2.6くらいでしょうか。sinθ-cosθ=√2sin θ(θ-π/4)=1/2など変形してみたのですが、それ以上前に進めませんでした。勉強不足ですが、どなたかアドバイスをお願いいたします。