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質点の方程式

115 バイト追加, 2019年10月19日 (土) 01:53
質点とみなせる物体の運動は大抵次の式で表現する。[[大学入試と「物理」]]において'''質点の方程式'''とは、質点の運動を表す手段の呼び名である。 [[大学入試と「物理」]]では[https://ja.wikipedia.org/wiki/ニュートンの運動方程式 (ニュートンの)運動方程式]と呼ばれているものを用いる。 
\[\newcommand{\bm}[1]{\boldsymbol{#1}}
m\ddot{\bm{x}}=\bm{F}\]
* \(\bm{x}\) :質点の位置ベクトル( \(t\) の関数)
この微分方程式は'''運動方程式'''と呼ばれている。これはいわゆる微分方程式である。
==使い方の例==
===単純な例===
時刻 \(t=0\) に、質量 \(m\) の質点 \(P\) が原点で静止している。ここで \((\frac{mg}{\omega t+1},mg,0)\) の力をかける。この時の質点の座標を \(t\) の関数として求める。
===時刻でなく位置が変数の関数===
質量 \(m\) の物体の座標が \(x\) のときに \(+x\) 方向に\(ma\cdot f'(x) (>0)\) の力をかける場合、速さを \(t\) を用いずに \(x\) で表す。ただし時刻 \(t=0\) の時の速さは0。( \(a\) は定数)
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\[m\ddot{x}=ma\cdot f'(x)\]\[\int \frac{d\dot{x}}{dt}dx=a\int \cdot f(x)dx\]\[\int \frac{d\dotddot{x}}{dt}\cdot\frac{dx}{dt}\cdot\frac{dt}{dx}dx=a\int \cdot f(x)dx\]\[\int \dot{x}d\dot{x}=a\int \cdot f'(x)dx\]\[\frac12|\dot{x}|^2=a(f(x)-f(0))\]
\[|\dot{x}|=\sqrt{2a(f(x)-f(0))}\]
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