単振動

単振動

TAKA さんの書込 (2006/06/09(Fri) 22:56)

大学の物理でわからないところがあるので教えてください.

ピンと張った長さLの紐の中央に固定されている質量mの物体がある. 物体は紐から常に一定の力Sで引っ張られている. 物体を少し変位させて静かに離すと振動する. 物体の変位をxとして,そのときの物体にかかる復元力を求めよ. (鉛直上向きを正として,物体にかかる力の合力を計算する.) この復元力をxが小さいとしてTaylor展開し,単振動と近似したときの運動方程式を求めよ. この振動の周期を求めよ.

問題と少し違うやり方のとき

F≒-S*(x/(L/2))*2=-(4S/L)x T=2Π√(mL/S)

となったのですが,問題の指示通りのやり方がよく分かりません. どなたか教えていただけませんか,よろしくお願いします.

Re: 単振動

Joh さんのレス (2006/06/09(Fri) 23:36)

>物体の変位をxとして,そのときの物体にかかる復元力を求めよ.

まず,これは出来ましたか?

Re: 単振動

TAKA さんのレス (2006/06/10(Sat) 01:02)

F=-S*x/(√((L/2)^2+x^2)*2=4Sx/√(L^2+4x^2)

としたのですが自信がありません. 見にくくてすいません.

Re: 単振動

toorisugari no Hiro さんのレス (2006/06/10(Sat) 01:44)

たしかに F=-\frac{4Sx}{\sqrt{L^2+4x^2}} から F \sim -(4S/L)x がでますね.

# Taylor展開はおおげさなような... ともかく y \equiv \frac{2x}{L} と置き換えてから, y \ll 1 を利用してTaylor展開あるいは一次関数近似をされてはどうでしょう.

Re: 単振動

TAKA さんのレス (2006/06/10(Sat) 12:04)

y \equiv \frac{2x}{L}

はどこを置き換えればよいかよく分かりません. 申し訳有りませんが詳しく教えてもらえませんか.

Re: 単振動

CO さんのレス (2006/06/10(Sat) 15:20)

分子と分母を L で割ってみて下さい.