なぜこのように変換されるのか説明してもらいたいです！

には、惑星は楕円軌道を描いて運動している。 万有引力を受けて運動する このような惑星の運動を考えるには, 2次元極座標を用いるのが便利であ る。そこで,2次元極座標を用いると,質点の速度と加速度がどのように 表され、運動方程式がどんな形に表されるのかを、考えてみよう。 r-y 直交座標系で位置 (x,y)において速度v=(ひょ,ひy)=(エン)をも って運動している質点P を考える。 図 8.2に示 すように, 2次元極座標系での速度成分 (Ur, Up) ~ と -y 直交座標系での速度成分 (vs, vy) の間に は,第6章で考えた回転座標系の場合と同様に, Ur= vxCOS+vy sin y ひ y HP (8.5) r v=vxsin +vy cosp I の関係が成り立つ。 図8.2 速度の極座標表示 質点Pの位置は,(x,y)=(rcos, rsin) と書けるが,Pが運動し の関数であるから, 合成関数の微分により速 は時刻 ているとき 度成分 (x, y) は, v=i=icosp-rsin (8.6) vy=y=isinp+rocos p と書ける。これを (85) 式へ代入して、速度の極座標表示 10r=j (8.7) V₁ = 14 を得る。 この結果は、上のような計算をせずに理解す ることができる。 図 8.3のように, 速度vの動 成分は,動径の増加する割合であり, vr =と書ける。 次に v は,動径に垂直な速度 成分であり, 原点を中心とした一定の半径r の円周に沿った速さである。 したがって, ve は半径r, 中心角の扇形の弧の長さの 増加する割合であり,v=at d ro 図8.3 極座標での速度成分 (x)=r(rは一定)と書ける。また、 は円運動の角速度であるから,v=r=rw は,円運動している質点 118

運動方程式がこうなることを示す解答教えて欲しいです！

4.3 連成振動 0₁ L 02 i m 5000000m 1 2 図4.9 連成振り子 相互に作用する2つ以上の振動子からなる振 動運動を, 連成振動と呼ぶ。 図 4.9 に示すよう に,水平に距離Lだけ離れた2つの固定点 01, 02 から, 同じ長さの糸1,2で質量mの2 つの質点 1,2を吊るし, 質点間を自然長Lで 質量の無視できるばね定数kのばねで結ぶ。 2つの質点が,相互作用を及 ぼし合いながら微小振動する場合を考えよう。 糸1と鉛直線,糸2と鉛直線のなす角をそれぞれ, 微小角 41, 42 とす ると,質点間を結ぶ線分は水平とみなすことができ,その間のばねの伸び は,微小量の2次以上の項を無視する近似で, l(sin $2 - - sin ì) と表す ことができる。 前節で行ったのと同様の近似 sin p1 ~ 91, sin $2 を用いると,2つの質点の運動方程式は, I P2 となる。 mlöi = - mg sin Q1+kl (sin2- sin (1) 1mlöz= = - mg sin 2 - kl(sin 2 sin $1) = − w² 4₁ — λ(01-02) = - - 41 - 22+(412)' w² = 2, λ = =入= k m 42

赤マーカーのところで、なぜ0でなければならないのか教えてください!! (ほかにも右辺が0となる数はない理由が知りたいです)

5.5 周期的な外力が作用する振動(強制振動) 粘性抵抗とは別に, 外部から周期的な外力が作用する場合, 質点の振動 運動はどのように表されるだろうか。 このときの質点の振動運動を強制振 動という。 周期的な外力をf(t)=fo coswt とする。 ここで,一般的に外力の角振 動数は,ばねが持つ固有の角振動数 wo とは異なるのでωと表し,両者を 区別する。運動方程式は, (5.1) 式に外力を付け加えた形で, xx mx + ric + kx = focoswt (5.23) である。前節と同じ置き換えを行って x + 2k x + wo² x= fo = coswt (5.24) m となる。このタイプの微分方程式は非同次方程式と呼ばれる。この方程式 の一般解は,対応する同次方程式(右辺 = 0 の場合)の一般解と, 非同次方 程式の特解の和として求められる (章末問題 5.2 参照)。 (5.24) 式の特解を見つけるために, 74 x = A coswt + B sin wt (5.25)

マカ丸のところのマイナスってなんでつくんでしょう、教えてください、！

(2) 雨滴の半径を r = 1.0mm = 1.0 × 10 - m とし, cz = 1.0 kg/m° お よび例題2.3で与えた数値を用いて, 終端速度を求めよ。 この結果より, この雨滴には慣性抵抗が強く作用することを示せ。 (1)v=zとおくと, (2.26) 式は, dv 72 mg dt m Y2 となる。 ここで, 0∞ = mg と置き換えて両辺をvvv2でわって(変 V 72 数分離をして) 積分する。 積分定数をCとして v² Sat g dv = 20% v +000 V-V∞ Vo v+v∞o 29 t+C . log V-V∞ V∞ を得る。初期条件 「t=0のときv=0」 よりC=0となり, 2gt v + Voo - V∞o v = √ = exp(-2gt 1- exp - Voo ∴.v= Voo (2.27) Voo 2gt 1 + exp Voo を得る。 (2.27) 式のグラフを図 2.13 に示す。 (2) t∞ exp Voo 2gt) →0であ v るから, 2.27) 式より終端速度は, v=Z=vo となる。 雨滴の半径をr=1.0mm = 1.0 ×10-3m,C2 = 1.0kg/m3として例 題 2.3で与えられた数値を用いて -Voo mg V∞ = = Y2 4лрrg 3c2 図2.13 慣性抵抗を受けた雨滴の速度 = 6.4m/s を得る。 最終的には,rv∞ =6.4 × 10-3m²/s>3.4×10m²/sとなり、慣 性抵抗が‘より強く作用する条件を満たす。

赤のところの変形が分からないので教えてください！！

大きさはいくらか。 N·s/m,重力加速度はg=9.8m/s2 であるとする。 雨滴の密度はp = 1.0 × 103kg/m, 空気の粘性率は n=1.8×10 4 はたらくとし 解 演の質量はm=0.13 tr,粘性抵抗の比例係数はアー 6nny であるから,r=1.0×10 -m より, 21 97 = = 8.1s-1 m 2012 である。 exp(-1) = 雨滴の落下速度が終端速度の 95%となるのは, (2.21) 式から, t = 0.05 となる時間である。 つまり, 28 m t=- log (0.05) 71 = 3.0 r1/m ==== 0.37 s けたボールは は比較的大き ことになる。 らくと考え 例題2.4 例題 2.1 = (vo cos 重力と速 n とする 解 抗力は の運動 とな 式と

赤で囲んだ部分がわからないです。どうしてこう変形されたのか教えて頂けたら嬉しいです。お願いします

大きさはいくらか。 N·s/m,重力加速度はg=9.8m/s2 であるとする。 雨滴の密度はp = 1.0 × 103kg/m, 空気の粘性率は n=1.8×10 4 はたらくとし 解 演の質量はm=0.13 tr,粘性抵抗の比例係数はアー 6nny であるから,r=1.0×10 -m より, 21 97 = = 8.1s-1 m 2012 である。 exp(-1) = 雨滴の落下速度が終端速度の 95%となるのは, (2.21) 式から, t = 0.05 となる時間である。 つまり, 28 m t=- log (0.05) 71 = 3.0 r1/m ==== 0.37 s けたボールは は比較的大き ことになる。 らくと考え 例題2.4 例題 2.1 = (vo cos 重力と速 n とする 解 抗力は の運動 とな 式と

電磁気の問題です。 問1,2について解説してほしいです。

[2] 図のように真空中に無限に長い半径aの2本の円筒状の導線 A,B が、それぞれ (x,y) = (0,0),(x,y) = (d,0)の位置に中心軸を持って (ただしd≫ α)、軸に平行に 並んでいる。 真空の誘電率、 透磁率を 60、 Mo として以下の問いに答えよ。 [A] 円筒導線 A および円筒導線Bの表面に、単位長さあたり 入 (ただし入 > 0) およ び入の線密度の電荷が存在している状況を考える。 (1) 導線Aと導線B間の軸上における電場のx,y,z成分をxの関数として求めよ。 (2) 導線Aと導線B の電位差を求め、 これを用いてこの導線対の単位長さあたり の静電容量を求めよ。 さらに、この状況で電場が持つ単位長さあたりの静電エ ネルギーUE を求めよ。 v²-[cha Eda-fa Eda-lo Eda =- dr du 11-a271 902 Jas Hujan oka = 213 logoka Eorpo Q=CV X-1=(V 2a- A d 992 上面図 B 41WX X B X 1/2 265 G & Beds & (v ang (₂ VZGREV アンベール & Bell- od:1

教えてください

【2 】 Abell A wi mas ma ls suspended al te cdge ofs wi wih length / C) woee dee is tved wt O as illustmied in Fignre 2 ー The tall emwins stil at the height As mnd then | doppet Another hall B with mass ye at NN 多 the botom on the arc of the motion of the ball alB y] A_ The tall Acollides against the ball B in the cad tansential pmojection at the bottom. Here the gravittional acceleration is denoted by g. の Nesicct thc mass of the wire and airresistance Answer the following questione。 団 2 に示すように, 質基maの球A が, 片端を点 O に固定した長きんのワイヤ ーで吊り下げられてでいる. 高さ aに静止している慰A を静かに離す 球んが之 動する円弧上の最下点に質量 mの球 B が静止しでいる- 球人は球 B に周方向 から衝突する重力加速度を g とし, ワイヤーの質量と空抵抗が無視できる として, 次の間いに答えよ. (1!) The ball A with the velocity ya periectinelastically collided with the ball B. Find he velocity of the merged balls immediately aer collision using ae We 球A は速度で味B と完人大作衝突した at へ をseaを用いて求めよ。 の 本06 GURedoeeai Be compared with that before the balls periecinelastically collided using am fe g。 問①において, 球Aが球 B と完全非弾性衛内する前と後における運動エネ ルギーの差を ax./。 # を用いて求めよ。 (3) Find the velocity of the ball A immediately after collision against the ball B when me collsion is occured with the cocfiicient ofrestittion 0.5 ueing ma / 球Aが球B と反発係数0.3 で衝突した時, い 2AVDXPS: -