熱の正体は、分子の振動!よく解りました。
では、分子を振動させるエネルギーの正体とは
一体なんなのでしょうか?分子が振動させるた
めには、どのような作用が働くのでしょうか?
エネルギーって、言葉自体が漠然としていませ
んか?イメージ出来ません。ぜひ又、ご教示を!

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A 回答 (5件)

エネルギーというのは、簡単に言うと”潜在能力”といっていいと思います。

つまり、「エネルギーが在る」とは、「何かをし得る能力が在る」と翻訳できると思います。でも、直感的には「何かをする」には「何らかの力が働く」と考えるのが普通でしょうね。

で、おたずねの件の「分子を振動させる作用」ですが、このように考えたらどうでしょう?

化学結合している2原子分子、A-Bが真空中に在るとします。イメージ的には、バネでつながった2つの球を考えて下さい。
このままでは、振動は”しない”はずで、A-B 間の距離も変化しないでしょう(原子は大きいので、零点振動は無視しますね)。この時のA-B 間の相対位置を基準位置とします。この分子にとっては、この相対位置が安定なのです。

この分子が振動するには、何らかの力が必要です。叩いてもいいし、どうにかして分子中の電子分布を変化させてもいい。そのような何らかの力によって初速度?をもった分子は、”基準位置に戻ろう”とします。つまり、分子は何らかの力を受けたため安定でなくなり、”安定になろうとする能力”、すなわち”エネルギー”を受けたことになります。あとは振り子の場合と同じで、「運動エネルギー」と「位置エネルギー」の交換が起き続けることになります。これが振動の原理ということになります。まあ、巨視的な振動と基本的には同じですね。

最初の初速度は何によってもたらされたのかは、たぶん宇宙誕生と関わりが在ることなのでしょうね。そちらは専門ではないので、代わりにこのような分子の振動が変化する場合はどういう場合かついて2つ述べましょう。

まず一つは、atsuotaさんと同じく、分子間の衝突が上げられますね。

もう一つは、光(=電磁波;分子の振動に対しては、赤外線)によるものです。これは、分子が荷電粒子(電子・陽子)の集合体であるためで、それらと電磁波における”(振動)電場”とが相互作用します。
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この回答へのお礼

 いつも皆様には、速攻でご回答いただきましてありがとうございます。心よりお礼申し上げます。
 なぜだろう?と言う疑問が心のどこかに起きますともう
夜も眠れぬ位、と言うほどではありませんが、何かもやもやして落ち着かない気持ちになってしまいます。学生の頃であれば教えてくれる先生方も沢山いましたが、社会にでるとこれがなかなかで、教えを請う機会もありませんし、また、恥ずかしくもありでと疑問が一向にが解決しません。つまりは思いは募るばかりなのです。
 こんな質問恥ずかしくて!なんて気持ちを悟られないで皆様にご教示を乞えるのは素晴らしい!今後とも、よろしくお願いします。
                   かめら

お礼日時:-0001/11/30 00:00

もしかして、質問者のkameraさんは「振動させ続けるためには、エネルギーを与え続けなくてはならない」と思っているのでは?

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この回答へのお礼

 いつも皆様には、速攻でご回答いただきましてありがとうございます。心よりお礼申し上げます。
 なぜだろう?と言う疑問が心のどこかに起きますともう
夜も眠れぬ位、と言うほどではありませんが、何かもやもやして落ち着かない気持ちになってしまいます。学生の頃であれば教えてくれる先生方も沢山いましたが、社会にでるとこれがなかなかで、教えを請う機会もありませんし、また、恥ずかしくもありでと疑問が一向にが解決しません。つまりは思いは募るばかりなのです。
 こんな質問恥ずかしくて!なんて気持ちを悟られないで皆様にご教示を乞えるのは素晴らしい!今後とも、よろしくお願いします。
                   かめら

お礼日時:-0001/11/30 00:00

き、きましたね…


「エネルギーとは何か」ですか…

一般的な定義としては
「運動の元となるもの」
です

「車の運動に例えると、運動するための燃料がエネルギーに当たる」と言った人がいます

私が以前「エネルギーって何?」と不意に聞かれて、とっさに答えたのは
「え~と、運動を商品に例えると、その商品(運動)を買うためのお金(エネルギー)かな」
でした
○大きな買い物をするにはたくさんお金が必要
○大きな運動をするためにはエネルギーがたくさん必要
どうでしょう、以前はこれで納得してもらえたんですが、kameraさんは納得できました?

また、エネルギーでなぜ分子が振動するのかは、私の記憶が正しければ「詳しくはわかっていない」です
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この回答へのお礼

 いつも皆様には、速攻でご回答いただきましてありがとうございます。心よりお礼申し上げます。
 なぜだろう?と言う疑問が心のどこかに起きますともう
夜も眠れぬ位、と言うほどではありませんが、何かもやもやして落ち着かない気持ちになってしまいます。学生の頃であれば教えてくれる先生方も沢山いましたが、社会にでるとこれがなかなかで、教えを請う機会もありませんし、また、恥ずかしくもありでと疑問が一向にが解決しません。つまりは思いは募るばかりなのです。
 こんな質問恥ずかしくて!なんて気持ちを悟られないで皆様にご教示を乞えるのは素晴らしい!今後とも、よろしくお願いします。
                   かめら

お礼日時:-0001/11/30 00:00

あくまでもイメージです。



まずエネルギーというのは、”もの”ではないので、その正体は?といわれても、困ってしまいます。

そこでおおざっぱなイメージですが(大体中学から高校向けかな?)分子は丸い球をイメージしてください。
まず箱があります。そこには分子=球がいっぱい入っています。この箱に外から別の球を何回も、沢山ぶつけます。すると、箱がぐらぐら動き出して、その中にある球もだんだん動き始めます。これが分子の振動になるわけです。例えば、箱は「氷」で、中に入っている球は「水の分子」というわけです。

振動のエネルギーというのは、上のイメージで想像されるように、動き回るときに持っているエネルギー(運動エネルギー)です。
自然界には「エネルギー保存の法則」というのがあり、簡単にいうと、「誰かがエネルギーをなくすと、その分を他の人がエネルギーをもらう、またはどこかに出て行く」逆にいえば、「誰かがエネルギーを増やすには、他の誰かからその分のエネルギーをもらうことになる」ということです。
上の例で見たように、ある分子Aが振動を始めるきっかけは、別の分子Bとの衝突です。
分子Bが動き回っていて、Aにぶつかったときに、Bはスピードが落ちます。つまり運動しているエネルギーが減ってしまったのです。ではその減った分のエネルギーはどこにいったかというと、逆にAが振動をはじめて、その運動のエネルギーに、またAとBが衝突したとき周りに放出する熱のエネルギーに変わっているわけです。
2つの球をぶつける実験は中学や高校でもやるかと思います。(球じゃなくて台車かも知れませんが、同じことです。)自動車事故とかをイメージしてもいいかもしれませんね。止まっている自動車Bに暴走自動車Aが突っ込んでくる。AとBが衝突し、Bは跳ね飛ばされて、Aはゆっくりスピンしながら止まる。あたりには大量の炎と熱がまき散らされる。ここでも自動車Aの持っていた運動のエネルギーがなくなり、逆に跳ね飛ばされて動いている自動車Bの運動のエネルギーが増え、残った差額のエネルギーはあたりに熱のエネルギーとしてまき散らされたのです。

だいぶ長くなってしまいましたが、こんなものでイメージできましたでしょうか。
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この回答へのお礼

 いつも皆様には、速攻でご回答いただきましてありがとうございます。心よりお礼申し上げます。
 なぜだろう?と言う疑問が心のどこかに起きますともう
夜も眠れぬ位、と言うほどではありませんが、何かもやもやして落ち着かない気持ちになってしまいます。学生の頃であれば教えてくれる先生方も沢山いましたが、社会にでるとこれがなかなかで、教えを請う機会もありませんし、また、恥ずかしくもありでと疑問が一向にが解決しません。つまりは思いは募るばかりなのです。
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                   かめら

お礼日時:-0001/11/30 00:00

明確なイメージにはならないと思いますが、このことだけ


は認識してください。
 まず、物質すべてのものがエネルギーをもっています。
 次に、そのエネルギーは物質によって違いがあります。
で、エネルギーの高い物質から低い物質へと変化するとき
その差(高-低)分だけのエネルギーを熱や光などのかた
ちで放出するのです。この例には燃焼現象があります。
例えば、木(太陽エネルギーの蓄積物)が燃えると、二酸
化炭素や水などに変化して、熱や光を出す現象です。ここ
で使用された、酸素と木のエネルギー合計から、二酸化炭
素や水などの排出された物質のエネルギー合計をひいた差
の分だけエネルギーが放出されます。もちろん、火を付け
るという活性化エネルギーが必要になるのですが。
この逆はたぶん中学校で行ったと思いますが、水の電気分
解です。エネルギーが低い水がエネルギーの高い水素と酸
素に変化します。この分だけ電気エネルギーを使用するわ
けです。
 また、このように考えたらいかがでしょう。高いところ
にある物=高いエネルギーをもつ。低いところにある物=
低いエネルギーをもつ。高いところからは自然に落ち、
高いほどスピードが速くなる。逆に低いところから高いと
ころへの移動には、そこまで上げるという仕事が必要だ。
この仕事もエネルギーなのです。
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この回答へのお礼

 いつも皆様には、速攻でご回答いただきましてありがとうございます。心よりお礼申し上げます。
 なぜだろう?と言う疑問が心のどこかに起きますともう
夜も眠れぬ位、と言うほどではありませんが、何かもやもやして落ち着かない気持ちになってしまいます。学生の頃であれば教えてくれる先生方も沢山いましたが、社会にでるとこれがなかなかで、教えを請う機会もありませんし、また、恥ずかしくもありでと疑問が一向にが解決しません。つまりは思いは募るばかりなのです。
 こんな質問恥ずかしくて!なんて気持ちを悟られないで皆様にご教示を乞えるのは素晴らしい!今後とも、よろしくお願いします。
                   かめら

お礼日時:-0001/11/30 00:00

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Q気体分子運動論 2原子分子 3原子分子 なぜ振動は

こんにちは、気体の分子運動論について確認させてください。また質問をさせてください。どうぞ宜しくお願いします。

気体の運動エネルギーを考える際、
単原子分子の場合、内部エネルギーの変化 ΔU = 3/2 nRΔT
となりますが、この3の意味は単原子分子のとる自由度の数だと教わりました。
そしてその自由度とは、XYZ方向への並進運動とのことですね。

二原子分子の場合、これら3自由度の並進運動に加え、回転の自由度を加えるとのことでした。
回転は、二原子分子の線分をたとえば、z軸にそろえて載せた場合、X軸を回転軸とする回転、Y軸を回転軸とする回転の二つが加えられる。したがって、合計5の自由度があり、ΔU = 5/2 nRΔT
となる。

Q1: もうひとつZ軸を軸とした回転(つまり鉛筆を両方の掌ではさんで回すような回転)については、他の二回転に比べて運動エネルギーが小さいため考えない、と理解しているのですが、いかがでしょうか。

Q2:並進、回転運動の他にも、自由度として振動が考えられますが、なぜこれは加えないのでしょうか。

また、三原子分子の場合は、二通りあり、直線分子の場合、非直線分子の場合に分けられると知りました。ただ、三原子分子の場合の内部自由エネルギー変化についての式が与えられておらず、考えてみました。
Q3: 直線分子の場合、二原子分子と同じ考えで、並進、回転運動の自由度の合計は5となりそうですが、どうでしょうか。ただ、ここでも振動をどう扱うのか分かりません。振動の自由同は、三原子直線型分子の場合、4つあるようですが、これらの振動は考慮しなくて良いのでしょうか。

Q4: 非直線分子の場合、回転の自由度は一つ増えて合計3になるそうですが、これは、先程、二原子分子の際に考慮に入れなかった回転、Z軸を回転軸とする回転、が無視できなくなった、ということでしょうか。すると、ΔU = 6/2 nRΔT となりそうですが、いかがでしょうか。

また、しつこいようですみませんが、振動はどうなのでしょうか。非直線分子の場合、振動の自由度は3あるそうですが、このことは内部エネルギー変化を考える場合に考慮に入れる必要はないのでしょうか?

以上となるのですが、私の理解があっているかどうかも含め、是非質問に回答頂ければ幸いです。どうか宜しくお願いします。

分かり難い記述があるようでしたら、訂正いたしますゆえ、どうか重ねて宜しくお願いします。

こんにちは、気体の分子運動論について確認させてください。また質問をさせてください。どうぞ宜しくお願いします。

気体の運動エネルギーを考える際、
単原子分子の場合、内部エネルギーの変化 ΔU = 3/2 nRΔT
となりますが、この3の意味は単原子分子のとる自由度の数だと教わりました。
そしてその自由度とは、XYZ方向への並進運動とのことですね。

二原子分子の場合、これら3自由度の並進運動に加え、回転の自由度を加えるとのことでした。
回転は、二原子分子の線分をたとえば、z軸にそろえて載せた場合、X軸...続きを読む

Aベストアンサー

>振動は含めないと言うことは、考慮すべきは並進運動と回転運動ですが、並進運動
>は常にXYZの三つ、回転については直線型分子だと2、屈曲した分子ならば3と、「常
>に」考えてもよいでしょうか。
>
>『Q4:これも、ご推察のとおりです。3個以上の原子からなる"剛体"としての
>分子の場合、古典物理学的には自由度は最大6なのですね。』
>ということは、この考えは正しいかと存じますが、いかがでしょうか。
>例えば、4原子分子の場合でも、直線ならば回転は2、屈曲ならば3でしょうか。
>
>複雑な形をした分子、例えば、人間のように四肢があるような形をした分子の場合、
>右手だけの回転、左足だけの回転、など複雑な回転機構が考えられそうですが、剛
>体と考えるならば、このような回転の自由度は考慮しなくてよさそうですが、いか
>がでしょうか。

 はい、そのとおりです。
 3原子分子以上の多原子分子でも、直線状の分子なら、回転の自由度は2、それ以外の形状なら回転の自由度は3となります。どんなに複雑な形状を持つ分子の場合でも、剛体なら、回転の自由度は2または3となります。これは、次のように説明されます。
 多数の粒子が、互いの相対的な位置関係を崩さないで、まとまり(粒子系)を作っているとします。つまり"剛体"を、極く小さな構成粒子の集団と見なしてしまおうということですね。
 任意の座標系を用意して、粒子系の全ての粒子の座標を確定するには、何種類の情報が必要なのかを数え上げたのが、自由度と呼ばれる数値です。
 そのうち、特に、粒子系の中の任意の1つ(Pとしましょう)に固定した座標系(Pは座標の原点に在るものとします)を考え、物体系が任意の回転をしたとき、他のすべての粒子(Qi)の位置を表そうとすれば一体いくつの情報量が有れば済むのかを数え上げたものを、回転の自由度と呼ぶのです。剛体の回転を考える時には、粒子間の相対的な位置が確定しています(互いの相対的な距離は変わりません)から、必要な情報は、Qiが、Pから見て、x軸周りにθ、y軸周りにφ、z軸周りにδ回転した、という情報だけです。
 たとえば、地球から見ると、各星座は一斉に同じ方向に日周・年周運動しているように見えます。これは、地球と星座を作っている恒星とが、相対的な位置関係を保ったままになっているので、或る天体(地球)から見て、任意の恒星(ペテルギウス)の回転さえ知ることができれば、他の任意の恒星位置が確定されるのと同じことです。
 つまり、θ,φ,δの3つの情報を知ることができれば、全てのQiの、Pに対する相対的な位置を確定できるわけです。このことを、回転の自由度が3であるというのです。
 ただし、物質系の粒子の位置関係によっては、θ,φ,δのどれかが何°であっても位置関係確定には影響しないこともあります。たとえば、x軸上に全ての粒子が配置されているとき、x軸周りの回転角度θがいくつかという情報は価値がありません。無意味ですね。このような場合は、回転の自由度がθの分だけ、1つ減ることになります。しかし、多粒子系なら、2方向の軸周りの回転情報が同時に無意味になることはありえません(x軸上とy軸上の2つの軸方向にすべての粒子が並ぶというようなことはあり得ません)から、剛体の回転の自由度は最低でも2、最大でも3なのです。

>振動は含めないと言うことは、考慮すべきは並進運動と回転運動ですが、並進運動
>は常にXYZの三つ、回転については直線型分子だと2、屈曲した分子ならば3と、「常
>に」考えてもよいでしょうか。
>
>『Q4:これも、ご推察のとおりです。3個以上の原子からなる"剛体"としての
>分子の場合、古典物理学的には自由度は最大6なのですね。』
>ということは、この考えは正しいかと存じますが、いかがでしょうか。
>例えば、4原子分子の場合でも、直線ならば回転は2、屈曲ならば3でしょうか。
>
>複雑な形をした分...続きを読む

Q調和振動子のエネルギーは振動数に比例するらしいのですが

E=hνの式より、単振動エネルギーは振動数に比例するということが分かっているのですが、
質量mバネ定数k振幅Aにつながれた単振動のエネルギーは
E=(1/2)kA^2 ν=(1/2π)√(k/m)からkを求め、
E=2π^2mν^2A^2がわかり、ν^2とEが比例するようにみえます。

僕の読んだ本の結論では"あらゆる振動系において、Eはνに比例する"と書いてあります。
ということは、上の単振動のエネルギーもνに比例するはずです。
どうして上の式と辻褄が合わないのでしょうか?

当方、大学一年のため、分かりやすい説明をお願いします。
あと、参考になるサイトがあればそれもお願いします。

Aベストアンサー

古典力学の単振動のエネルギーは振動数の2乗に比例します。
http://www7.plala.or.jp/stokida/l2h/tansindoe/node4.html

でその本に書いてある量子化の話は
http://www.phys.aoyama.ac.jp/~w3-furu/lecs/QMA2003/chapter7.pdf
だと思います。

古典力学では調和振動子の振幅は任意に取れるために,両者は独立に考えられるので,振幅が一定ならエネルギーは振動数の2乗に比例,振動数が一定なら振幅の2乗に比例となり独立に依存性を表現できます。
それが最初のHPの古典力学的な説明です。

一方,量子力学では振動が量子化されてしまうために,振動数と振幅が独立な値をとることができません。

つまり,調和振動子の一番低い振動数の振幅が決められてしまうので,
エネルギーが確定してしまうのです。
古典力学では調和振動子の一番低い振動数の振動は振幅を増やしていけば
エネルギーを増やすことができます。
逆に言えば,振幅を一定にして振動数を変えることができますから,
その場合のエネルギーは振動数の2乗に比例します。

ところが量子化された振動子では振動数で決まる特定の振幅しか
状態として存在しないことになり,そのエネルギーと振動数の関係が
比例関係にあることになります。

つまり,質問者様の疑問点は
1.自由度の大きい古典力学では振幅を一定にしたときの振動数のエネルギーの関係(2乗に比例)
2.自由度の少ない量子力学では振動数とエネルギーの関係(振幅が決まってしまうため1乗に比例)
の二つの考え方からきていることと思います。

量子化というのはしっかり理解するのが難しいので,いろいろ悩むことは
良いことだと思います。
がんばってください。

古典力学の単振動のエネルギーは振動数の2乗に比例します。
http://www7.plala.or.jp/stokida/l2h/tansindoe/node4.html

でその本に書いてある量子化の話は
http://www.phys.aoyama.ac.jp/~w3-furu/lecs/QMA2003/chapter7.pdf
だと思います。

古典力学では調和振動子の振幅は任意に取れるために,両者は独立に考えられるので,振幅が一定ならエネルギーは振動数の2乗に比例,振動数が一定なら振幅の2乗に比例となり独立に依存性を表現できます。
それが最初のHPの古典力学的な説明です。

一方,量子...続きを読む

Q単振動する、運動エネルギーの平均値と位置エネルギーの平均値

単振動する質点について、その1周期についての運動エネルギーの平均値と位置エネルギーの平均値は等しいのはなぜですか?

Aベストアンサー

「なぜ」という質問に答えるのはとても難しいのですが~。

つまるところ、「単振動の場合はたまたまそうだ」ということになってしまいます。

どこがたまたまかというと、たまたま、エネルギーの形が、

 E = mv^2/2 + kx^2/2

という形ですよね~。(^2は肩に上付きの2で2乗の意味。)同じことですが、運動量 p=mvなので、ほんとは、

 E = p^2/(2m) + kx^2/2

と書くほうがわかりやすいんですけど。この形で、p^2 と x^2 の形がどちらも「たまたま」2乗で、似てるところがポイントです。(v^2とx^2と言っても同じこと。)

運動エネルギーのほうはともかく、位置エネルギーが2乗なのは、「たまたま」そういう系を考えてるからなので、要するに運動エネルギーと位置エネルギーの平均値が等しくなるのも、「たまたま」ということになります。

しいて「たまたま」でなく必然の部分を言うと、振動を考えるときには、x^2が最もシンプルで基本的な形ということですね。運動エネルギーのほうも偶関数で一番シンプルなのがv^2ですし。だから一番基本的なもの(単振動)を考えると両方のべきが2乗になるので、それが原因で平均値が等しくなるわけです。

ただし、「たまたま」といっても、どんな系でも、小さい振動を考えると(xが小さいときには、x^2≪x^4≪x^6… なので)普通はこの一番基本的なものが実現するので、非常に重要なケースなんですけどね。

実は、物理における p と x の役割はある種の対称性があるんですよ~。解析力学や量子力学を学習されたことがあると見たことあると思いますが、pとxは対称(みたいなかんじ)なんです。だから、エネルギーの式で、両方とも2乗で入ってくると、平均値がちょうどぴったり等しくなってしまうのですよね~。

えー、じゃあ、pとxが対称なところを説明しましょうか。。。

運動方程式が単振動の場合、mv'=-kx ですが、p=mvより、
p' = - kx = - dE/dx
であり、また、p=mv自体が、
x' = p/m = dE/dp
です。。

つまり、p'=-dE/dx と x'=dE/dp です。。。

ここで目を細めると、マイナスがぼやけて見えなくなります(笑) すると、pとxの役割がちょうど裏腹になってるのが見えてくるはずです。(マイナスもあるし、ほんとのほんとに対称なわけではないですが。)

以上は大学生向けの答え…。

高校生向けだとすると、単振動だと、x = a sin(ωt+φ) ですが、これに対して速度は、v = aωcos(ωt+φ) となります。どちらも三角関数で、時間の原点をずらすと、(振幅は別として)同じ関数になります。ところが、位置エネルギー∝x^2、運動エネルギー∝v^2 で同じ形なので、平均すると同じになるというわけ。

ん?「振幅が違うのは気にしないのか?」って? 気にしなくていいのです。なぜなら、振動の過程でエネルギーが保存しつつ、エネルギーが位置エネルギーと運動エネルギーの間でやり取りされるわけだから、

 (位置エネルギーの最大値)
 =(全エネルギーの値)
 =(運動エネルギーの最大値)

ということになり、エネルギーで見たときの振幅は等しくなるはずだから。

まーしかし、これも突き詰めると、やっぱり、エネルギーが∝x^2と∝v^2になってることと、xとvが対称に出来てることに帰着するので、やっぱりそこが「なぜ」の答えになります。

「なぜ」という質問に答えるのはとても難しいのですが~。

つまるところ、「単振動の場合はたまたまそうだ」ということになってしまいます。

どこがたまたまかというと、たまたま、エネルギーの形が、

 E = mv^2/2 + kx^2/2

という形ですよね~。(^2は肩に上付きの2で2乗の意味。)同じことですが、運動量 p=mvなので、ほんとは、

 E = p^2/(2m) + kx^2/2

と書くほうがわかりやすいんですけど。この形で、p^2 と x^2 の形がどちらも「たまたま」2乗で、似てるところがポイントです。(v^2と...続きを読む

Q作用、反作用って勿論作用が先なんだと思うのですが

作用、反作用って勿論作用が先なんだと思うのですが
反作用に時間的な遅れが有るのか?
もう一つ、元々の作用を起こすための力はどこから発生するのかわかりません。
自然現象の中の作用反作用は気象などに影響されるのかと思いますが
人が物を動かすとき脳の中の命令によるものと思います。
しかしその命令のもともとの起点がどこなのか判りましたら
教えてください。

Aベストアンサー

えっと、
発想が違います。

さらに厳密に言うなら、

・力が作用しているとき、対になる反作用がある。
です。

「ひもをひっぱると、ひっぱられる感覚がする」
ではありません。

厳密には、
「ひもをひっぱっているとき、引っ張られる感覚も同時にある」
「壁を押しているとき、壁からも同時に押されている」
です。
そして、その二つの力の大きさが「=」なのです。


この作用反作用の法則(ニュートンの第3法則)は、
他の二つの法則と一つのセットになっていて、

また、この考え方が、自然界の原理原則なのですよ、ということです。



なにかをしたときに、その反応がある、
なにかをすると、それが伝達される
というのは、
例えば、
壁を押すと、反動が返る、
ひもをひっぱると反動がある
これは作用反作用のことではありません。


ここの議論をするには、
ニュートン力学に基づいた、さらに発展的な、
連続体の力学で語られ、
基本的にはニュートン力学の範疇ではありません。


或は、力が伝わっていく、そういう変化について取り扱うのも、同じで、ニュートン力学の範疇ではありません。



>自然現象の中の作用反作用
>人が物を動かすとき脳の中の命令によるもの
これは、因果律のことですね。

因果の因の部分を辿っても、因果の果を辿っても、
謎なのです。


「我々はどこからきて、どこへいくのか」
科学の永久のテーマです。


もっと端的には、
因果関係にも、程度というのがあって、
これは原因で、これが結果で、というのもいいにくいし、
これが原因でこれが結果だ、というのも関係の度合いがあります。


そういう哲学的な次元になると、
どうかなぁ...。

最先端の物理学の基礎が参考になるかもしれません。
例えば、重力場がどう伝わるとか、電場・磁場がどう伝わるとか。
で、その背景に何があるだろうかとか。


楽しいかもしれません。

えっと、
発想が違います。

さらに厳密に言うなら、

・力が作用しているとき、対になる反作用がある。
です。

「ひもをひっぱると、ひっぱられる感覚がする」
ではありません。

厳密には、
「ひもをひっぱっているとき、引っ張られる感覚も同時にある」
「壁を押しているとき、壁からも同時に押されている」
です。
そして、その二つの力の大きさが「=」なのです。


この作用反作用の法則(ニュートンの第3法則)は、
他の二つの法則と一つのセットになっていて、

また、この考え方が、自然界の原理原則なので...続きを読む

Q入力の振動数と、固有振動数と、出力の振動数の関係

入力の振動数をf1
振動体の固有振動数をf0
出力の振動数をf2とすると

振動体が自由振動をするときの
この3つの振動数の関係を教えてもらえないでしょうか?お願いします

Aベストアンサー

自由振動する場合振動体は固有振動数で振動するので出力振動数は一定だと思います。すなわち常にf0=f2

先の回答者も述べていますが、問題が間違っているような気がします。それとも自由振動の意味を問う引っかけ問題なのかな?

入力振動数が関係するなら自由振動ではなく強制振動ということになりますので問題としておかしいです。

自由振動の問題ではなく強制振動の問題なら入力振動と固有振動の関係によって、振幅がどうなるかを問う問題になるのが普通ではないでしょうか?

例えば入力振動数をf1、振動体の固有振動数をf0、入力に対する出力の振幅比をf2とした場合の関係などと

参考までにこの場合、減衰がないとすると、関係がわかるのは(共振曲線などで検索すると出てきます)
f1=f0のとき出力振幅=∞
f1<<f0(f1が極めてf0に比べて小さいとき) f2=1
f1/f0=√2のときf2=1
f1/f0>√2のときf2<1

こんなことを共振曲線を説明させたかったのに、出題ミスをしてしまったような気がします。


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