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振り子 (4回目)

2024/1/3(水) 振り子 (4回目)   二重振り子(Double pendulum)   連立微分方程式の導出 (ニュートンの運動方程式)     ■ 導出 ▼ 定義 ℓ i  :紐の長さ(m) m i  :質点の質量(kg) θ i :鉛直下方向からの角度(rad) T i  :張力 g    :重力加速度     ▼ 位置r x i  :支点からの右方向の変位(m) y i  :支点からの下方向の変位(m) r 1  = (x 1 , y 1 ) = (ℓ 1 sinθ 1 , ℓ 1 cosθ 1 ) r 2  = (x 2 , y 2 ) = (x 1  + ℓ 2 sinθ 2 , y 1  + ℓ 2 cosθ 2 )     ▼ 速度v v 1  = r ( ・ ) 1  =  ( x ( ・ ) 1 , y ( ・ ) 1 ) = (ℓ 1 θ ( ・ ) 1 cosθ 1 , -ℓ 1 θ ( ・ ) 1 sinθ 1 ) v 2  = r ( ・ ) 2  = ( x ( ・ ) 2 , y ( ・ ) 2 ) = ( x ( ・ ) 1  + ℓ 2 θ ( ・ ) 2 cosθ 2 , y ( ・ ) 1  - ℓ 2 θ ( ・ ) 2 sinθ 2 )     ▼ 加速度a a 1  = v ( ・ ) 1   = ( x ( ・・ ) 1 , y ( ・・ ) 1 ) = ℓ 1 (d/dt) ( θ ( ・ ) 1 cosθ 1 , - θ ( ・ ) 1 sinθ 1 ) = ℓ 1 ( θ ( ・・ ) 1 cosθ 1  -  θ ( ・ ) 1 2 sinθ 1 , - θ ( ・・ ) 1 sinθ 1  - θ ( ・ ) 1 2 cosθ 1 ) a 2  = v ( ・ ) 2   = ( x ( ・・ ) 2 , y ( ・・ ) 2 ) = (d/dt)( x ( ・ ) 1  + ℓ 2 θ ( ・ ) 2 cosθ 2 , y ( ・ ) 1  - ℓ 2 θ ( ・ ) 2 sinθ 2 ) = ( x ( ・・ ) 1   + ℓ 2 θ ( ・・ ) 2 cosθ 2  - ℓ 2 θ ( ・ ) 2 2 sinθ 2 ,     y ( ・・ ) 1  - ℓ 2 θ ( ・・ ) 2 sin

振り子 (3回目)

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2023/1/1(月) 振り子 (3回目)   二重振り子(Double pendulum)   連立微分方程式の導出 (ラグランジュ方程式)   ■ 図 図1.   ■ 導出 ▼ 定義 ℓ i  :紐の長さ(m) m i  :質点の質量(kg) θ i :鉛直下方向からの角度(rad) g    :重力加速度     ▼ 位置r x i  :支点からの右方向の変位(m) y i  :支点からの下方向の変位(m) r 1  = (x 1 , y 1 ) = (ℓ 1 sinθ 1 , ℓ 1 cosθ 1 ) r 2  = (x 2 , y 2 ) = (x 1  + ℓ 2 sinθ 2 , y 1  + ℓ 2 cosθ 2 )     ▼ 速度v v 1  = r ( ・ ) 1  =  ( x ( ・ ) 1 , y ( ・ ) 1 ) = (ℓ 1 θ ( ・ ) 1 cosθ 1 , -ℓ 1 θ ( ・ ) 1 sinθ 1 ) v 2  = r ( ・ ) 2  = ( x ( ・ ) 2 , y ( ・ ) 2 ) = ( x ( ・ ) 1  + ℓ 2 θ ( ・ ) 2 cosθ 2 , y ( ・ ) 1  - ℓ 2 θ ( ・ ) 2 sinθ 2 ) = (ℓ 1 θ ( ・ ) 1 cosθ 1  + ℓ 2 θ ( ・ ) 2 cosθ 2 , -ℓ 1 θ ( ・ ) 1 sinθ 1  - ℓ 2 θ ( ・ ) 2 sinθ 2 )     ▼ 運動エネルギーT T = (1/2)m i v i 2   … (アインシュタイン縮約i=1,2) = (1/2)m 1 ℓ 1 2 θ ( ・ ) 1 2 {cos 2 θ 1  + (-sinθ 1 ) 2 } + (1/2)m 2 { ( ℓ 1 θ ( ・ ) 1 cosθ 1  + ℓ 2 θ ( ・ ) 2 cosθ 2 ) 2   + (-ℓ 1 θ ( ・ ) 1 sinθ 1  - ℓ 2 θ ( ・ ) 2 sinθ 2 ) 2 }   = (1/2)m 1 ℓ 1 2 θ ( ・ ) 1 2  + (1/2)m 2   ( ℓ 1 2 θ ( ・ ) 1 2 cos 2 θ 1  + ℓ 2 2 θ ( ・ ) 2 2 cos 2 θ 2   +  2 ℓ 1