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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:円運動と振動について )

円運動と振動について

2023/10/16 11:20

このQ&Aのポイント
  • 質点が回転運動と横方向の振動をする場合、どのような軌道を描くのか調べています。
  • 質点は真円の軌道を描きながら回転し、同時に横方向に振動しています。
  • 砥石の中心を原点として座標軸を設け、振動の式を求めることで運動を表現することができます。
※ 以下は、質問の原文です

円運動と振動について 

2008/04/15 23:53

はじめまして。
お聞きしたことがあるので分かる方はお答えお願いします。

ある質点が新円を描く回転運動をしながら、横方向に振動をするとします。
このとき、この質点はどのような奇跡を描くのでしょうか。

よろしくお願いします。

質点が真円の軌道を描いて回転しています。
そしてその質点自身は横方向(x方向)に振動をしています。

実は質点と申し上げておりますが、実際に考えているのは円形の砥石です。

砥石の中心を原点として座標軸を設けます。(xは水平方向、yはそれに対し垂直で一般的な直交座標系です)
半径をrとすると

x^2+y^2=r^2 …?

で表すことができると思います。
そして、x方向に振動しながら回転運動をしている砥石に対し、次は振動の観点からx=?、y=?という式をたてます。それらを?式に代入をすれば、その式が最終的に求めようとしている運動を式で表すことができると思ったのです。

回答 (6件中 1~5件目)

2008/04/16 21:06
回答No.6

回転運動が振動に影響されないのであれば、運動方程式をたてる必要はありません。回転と水平移動を足し合わせれば、位置は計算できます。運動学の問題です。単純に回転ある点の座標と振動の水平移動の座標を足し合わせればいいので、回答2さんの答えでいいのではないですか?

y=rsinωt
x=rcosωt+asinω't

r:砥石の半径
ω:砥石回転角速度
a:振動振幅
ω’:振動角速度
以上は既知なので、エクセルでt=0から1秒刻みででもyとxの値を出して、散布図にでもすれば傾向わかるのではないでしょうか?但し、動き始めの砥石の角加速度とかを無視する為に、一定速度になってからt=0とする必要があると思います。

ちなみに水平振動によって、砥石回転が影響を受けるようであれば運動方程式をたてて、積分で位置を出す必要があります。

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質問する
2008/04/16 12:54
回答No.5

質点を起点に、ベクトルを描き、時間軸で変化させてみては、如何でしょう?

今一、質問の内容が??です。

2008/04/16 09:53
回答No.4

円運動による観測点の座標:
y=rcosθ
x=rsinθ=rsin(ω・t)・・・・・?
r:真円の半径
θ:真円の回転角,回転周期をωとすると、経過時間t後の回転角θ=ω・t

振動による観測点の座標
y方向に動きなしなので、円運動に従うと思います。
x=Asin(ω'・t+φ)=Asin(ω'・t)・・・・・?
A:振動の振幅
ω':振動の周期
t:経過時間
φ:初期位相、ここは0としていいと思います

ここで、x方向の変位を単純に足すとすれば回答(2)のような答えになりますが、それはまずいと思います。
経過時間tが同じであることから、??式をtについて解きなおすと
?→t=sin-1(x/r)/ω
?→t=sin-1(x/A)/ω'
上記二式からxについてまとめなおせばいいのだが、小生、これ以上の数学知識がなく、どなたか続きを・・・

2008/04/16 09:25
回答No.3

平面研磨の砥石のイメージ?
与える数値がわからないのです。(x,yを求めるか?)
回転した位置と平行した位置を合わせれはいいのか…。
ある瞬間、原点を中心に回転してる点x,yを求めると考えました。
x1,y1:原点からの回転半径座標 x2,y2:原点からの振動でのずれた量(位置)
半径r=√((x1+x2)^2+(y1+y2))
角度θ=tan-1((x1+x2)/(y1+y2))
x=r cosθ
y=r sinθ

自信なしですが確認ください。

2008/04/16 08:59
回答No.2

y=rsinωt
x=rcosωt+asinω't
でいいと思います。

お礼をおくりました

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