
No.4ベストアンサー
- 回答日時:
No.1さんの補足要求から,イメージをうまくつかめていないと思い,図を作りました.
回答はNo.2さんが丁寧です.図に対応する(1)から(3)について,以下に説明を加えておきました.
(1)は,底辺x,高さy,斜辺r,底辺と斜辺との間の角をωtとした直角三角形を考えてください.No.2さんの指摘されたように,三平方の定理を計算してあげれば,斜辺の長さがtによらず定数になります.したがって,原点から同じ距離にある点の集合が,物体の移動する軌道になります.
(2)は,No.2さんの回答の通り,x,y座標を微分してあげれば,時刻tにおけるx方向の速度Vx,y方向の速度Vyがそれぞれ求まります.速度ベクトルはVxとVyとで作られる平行四辺形(今回は長方形)の対角線に相当します.
(3)は速度ベクトルのx成分,y成分をそれぞれ微分してあげれば,時刻tにおけるx方向の加速度Ax,y方向の加速度Ayがそれぞれ求まります.No.2さんの回答を見ると,x成分,y成分それぞれにマイナスがついています.ご自分で作図してみて欲しいのですが,図のときにx,yがマイナスになると,加速度ベクトルは質点から原点の方向を向いていることがわかります.
実際,作図をしながら解いてみれば理解が深められるかと思います.

No.3
- 回答日時:
wは定数ですから、wをωに置き換えるだけで
大丈夫です。
No.2
- 回答日時:
1.
x^2+y^2=a^2(sinwt)^2+a^2(coswt)^2
=a^2
これは原点を中心とし、半径が|a|である円の式ですね。
2.
位置ベクトルをtで微分すると
(wa*coswt、-wa*sinwt)
これが速度ベクトルで、さらにtで微分すると
(-w^2*a*sinwt、-w^2*a*coswt)
これが加速度ベクトル
3.
加速度ベクトルにtの値を代入すると
(0、w^2*a)
これに質量をかけると
(0、m*w^2*a)
このときの質点の位置は
(0、-a)なので、質点から原点に向かう方向に大きさm*w^2*aの
力が働いています。
4.
速度ベクトルにtの値を代入すると
(-wa、0)
これに質量をかけると
(-mwa,0)
よって運動量は円運動の接線方向にmwaの大きさとなります。
運動エネルギーはmv^2/2で与えられ、速度の大きさはwaなので、
運動エネルギーはm*w^2*a^2/2です。
この回答への補足
私はのWはωです、この違いが答えに対して、大丈夫ですか?
正しい問題の公式は r(t)=(asintωt,,acosωt)のようなです。
すみませんでした。
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