【解答】二重連結棒の水平面回転



(1)

OBの重心座標,BCの重心座標とおくと,





これらを時間微分して,


 

を得る。

(2)

を微分して運動方程式を立てると,



を得る。

(3)

の定常回転では左辺はすべてゼロになるので,


を得るが, という限定はないので,


となる。もとの運動方程式にもどってに書き換えて, およびこれらの時間微分に関して一次までの近似を実行すると,



両式より を消去すると,


角振動数は,


周期は


となる。ここで, は回転周期である。

一回転の間に約2.6回振動することになる。

最初,へえ…と不思議に思ったが,よくよく考えてみると,回転系における遠心力を「重力」とする振動に他ならない。ただし,連結された棒はいずれも自由回転であるから,「重力」は一定でない。一回転につき約2.6回の振動は,Algodooによるシミュレーションでも確認できた。



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