単振動の振動数についての計算間違いと正しい計算方法

このQ&Aのポイント
  • 単振動の振動数についての計算方法が一致しない場合、正しい計算方法を教えてください。
  • 単振動の振動数νは、振動式y=asin(ωt+α)において、ν=1/T=|ω|/2πとなります。
  • 逆に振動数νが与えられた場合、角速度ωは、ω=±2νπとなり、振動式はy=asin(2νπt+α)と表されます。
回答を見る
  • ベストアンサー

単振動の振動数

式が一致しないので質問します。 単振動y=asin(ωt+α)が単位時間にν回往復を繰り返したとしよう。1往復に要する時間が周期であるからこれをTと表すと、ν往復では時間がνTだけかかる。これが単位時間に等しいから、 νT=1 が成り立つ。したがってν=1/T=|ω|/2π となる。逆に振動数νが与えられたときは、角速度ωは、ω=±2νπとなる。このとき単振動の式は1つの式で、y=asin(2νπt+α)と表すことができる。これはy=asin(-2νπt+α)のとき、y=-asin(2νπt-α)となり、ここで β=2νπtとおくと、y=-asin(β-α)=-a(sinβcosα-cosβsinα)・・・(1) (1)=-a(-1){sinβcos(π-α)+cosβsin(π-α)}=asin{β+(π-α)}これが1つの式y=asin(2νπt+α) に等しくなると思うのですが、自分の計算では、 asin{β+(π-α)}=asin{π-(α-β)}=asin(α-β)=asin(-2νπt+α)となり一致しません。 計算間違いの指摘と正しい計算をおしえてください。お願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
回答No.1

そうでなくって、 y=asin(-2νπt+α) = .... = asin (2νπt + (π-α))となるから、 π-α = γ とおくと、これは y=asin(-2νπt+α) = asin(2νπt + γ)となって、 「asin(-2νπt+α) も、asin(2νπt+ ???)の形で結局書けるよね」っていう意味です。

situmonn9876
質問者

お礼

π-α = γ とおくと、角度は一文字で表現でき、一つの式にできる。覚えておきます。お返事ありがとうございます。

situmonn9876
質問者

補足

良かったらお返事ください。もし角度意外の変数がπ-αにつき、(例えばπ-αt) などだったら、一文字で置き換えれないのでしょうか?

その他の回答 (1)

回答No.2

> もし角度以外の変数がπ-αにつき そもそも、何でそのような事を考えようとしているのかが分からない。条件として、振動数(定数)をν、位相(定数)をα、振幅(定数)をaとした時の議論をしているのでしょう?

situmonn9876
質問者

お礼

お返事ありがとうございます。ありえない条件を考えさせて、すいませんでした。

関連するQ&A

  • 単振動

    単振動の公式について x=Asinωt と習ったのですが、 問題によっては 答えとして出てきたxの式のsinがcosとなっていました。 どこをt=0とするかによってsinになったりcosになったりする、 ということでいいのでしょうか。 回答よろしくお願いします。

  • 単振動

    単振動の速度 v [m/s] は等速円運動の速度 Aω を x 軸に射影したものです。つまり、Aω に cos ωt を掛けたものです 単振動の速度 v = Aω cos ωt とあります。しかしどうしてもイメージできないのです。速度が変化するというのがイメージできないのと、x軸をなぜ速度とできるのか?疑問です。 単振動の変位 x = A sin ωt は理解できます。xを長さとしているのでわかりやすかったのですが・・・。 http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/b2/53/5331tannsinn.html

  • 単振動

    こんばんは。高校物理の単振動に関する問題です。 [問題] 振幅A、振動数fの単振動をしている物体の、振動の中心を原点としたとき、時刻tにおける物体の変位xを表す式を記せ。ただし、時刻t=0における変位はAであったとする。 [解答] この解答として、単振動の変位はx=Asin(ωt+Φ)で与えられる。ω=2πfであり、周期t=0における変位はAであるから、Φ=π/2となり、x=Acos2πft  とありました。ここで質問ですが、どうして単振動の変位は x=Asin(ωt+Φ)という式が導き出されるのでしょうか?具体的に、Φとはどういうものですか?  よろしくお願いします。

  • 単振動 2

    単振動の速度 v [m/s] は等速円運動の速度 Aω を x 軸に射影したものです。つまり、Aω に cos ωt を掛けたものです 単振動の速度 v = Aω cos ωt とあります。 しかし単振動は直線上の運動で等速円運動になぞらえられる運動と定義されています。速度vの向きが変わるのは納得できますが、 等速円運動なのにベクトルの大きさが変化しているのがどーしても納得できません。 http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/b2/53/5331ta … 宜しくお願いします。

  • 物体を落とさない単振動

    水平な台上の物体が置いてあります。台が角振動数ω、振幅Aで上下に単振動するとき、物体が台から離れないためには、Aは最大いくらでしょうか。 という問題なのですが、方針すら思い浮かびません。Asinωtという単振動だとはわかるのですが。。。 詳しい解説をよろしくお願いいたします。

  • 物理の単振動で

    公式 (1)x=Asinωt (2)v=Aωcosωt この二つを組み合わせてv=±ω√A2-x2 (←二乗・A2-x2は√の中) を作り出したいんですが。 途中式がわかりません。 途中どのような計算をしてるのか、教えてください。 お願いします。  

  • 単振動

    線密度σが一様な長さLの弦を張力Tで直線状に張り、その直線に一致させてx軸をとる。 弦の固定位置をx=0 x=Lとし、これに横振動を与えたところ基準振動が生じた。 弦の変異をu(x,t) とするとuは a^2u/at^2 = T/σ・ a^2u/a^2x 方程式を満足とする。 1.この法手式の一般的な名称を記せ 2.基準振動を得るためには u(x,t) = f(x)cos(wt+φ)とおくとよい。このu(x)について a^2u/at^2 a^2u/a^2x をそれぞれ計算せよ。 3.問2のf(x)が満足しなければならない境界条件を2つ記せ 4.u(x,t)は上記の方程式を、満足しなければならない。問2の結果からf(x)が満足する微分方程式を求めよ。この時、波数kをもちいよ。なお端数kと角振動数ωにはk = √σ/t ・ωという関係がある 5.問4のf(x)に関する微分方程式を解き、境界条件を満足するf(x)および角振動数をもとめよ。必要な物理量があれば定義して用いること。 という難しい問題に挑戦して挫折しました。 とりあえず自分で考えてみたのですが 問1の答えは単振動 問2の答えはAsinω を微分して Aωcosωt [m/s] これを微分して a(t) =-Aω^2sinωt [m/s2] となるのではないかと思ったところでギブアップでした。 私は高校で物理を取っていませんでした。 恥ずかしいことに a^2u/a^2x とかの意味も「微分すればいい記号?」と解釈してやってみました。 親切にそういったディテールまで解説して下さるかた。御教授ください。 また、どのような本を読めばこのような学問の習得が出来ますか。アドバイスもお願いします。

  • 単振動の一般解に初期条件を代入する方法

    単振動のxはa cos(ωt+φ)で、 展開すると x=a cos(ωt)cosφ-a sin(ωt)sinφ 更に acosφ=A -asinφ=B と置くと x=Acos(ωt)+Bsin(ωt) になり 微分すると v=-Aωsin(ωt)+Bωcos(ωt) となります。 これに関して3つほど教えていただきたいのですが 初期条件x=a,v=0が与えられたとしたらどう代入すればよいのでしょうか? 途中でAやBなど任意定数に置き換えたのはは何故なのでしょうか? 今回はxをa cos(ωt+φ)で始めましたがa sin(ωt+φ)と書いてある類題があります。 どう使い分けるのでしょうか? なお手元の資料ではωの部分は√(k/mになっています。 よろしくお願いします。

  • 単振動の合成について

    x1=a1cosω1t、x2=a2cosω2t ω1-ω2=Δωは十分に小さい ω1=ω+Δω/2、ω2=ω-Δω/2としたときのx=x1+x2の合成振動はどう求めればいいでしょうか? 加法定理を使って、 x=(a1+a2)cosωt・cosΔωt/2 -(a1-a2)sinωt・sinΔωt/2 まで来たのですがここからどうすればいいのか分からなくなりました。 Δωが十分に小さいということを使うのでしょうか? よろしくお願いします。

  • 角振動数

    高校物理1の角振動数について質問します。 単振動を表す方程式 Y=Asinωt で表されるωは角振動数ということですが、ω=2πfより、単位時間当たりの振動数なので、回/sということだと思います。また、等速円運動におけるωは角速度と表示され、ω=Δθ/Δt とされています。 この単振動における角振動数ω(回/s)と等速円運動における角速度ω(rad/s)とは、類似した分野で同じω記号を使っていますが、どのような関連があるのでしょうか?いまひとつ理解できませんので質問します。