問題文
線密度 ρ、張力 S の一様な弦が x<0 の領域に存在し、原点で質量 m の小環に結ばれている。小環は y 軸に沿ったガイド上を摩擦なく動く。重力と空気抵抗は無視する。
弦の変位を y(x,t) とする。微小変位の範囲では、小環が弦から受ける力の y 成分は、
−S∂x∂y(0,t)
と近似できるものとする。
弦を伝わる横波の速さは、
v=ρS
である。
原点へ向かう入射波を、
yin(x,t)=Acos(ωt−kx)
とする。ただし、
k=vω
である。
定常状態では、小環も角振動数 ω で調和振動している。
小環の運動方程式と調和振動の加速度を用いて、境界条件を角振動数 ω と結び付けて考える。
次の各問いについて正しい選択肢を選べ。
(a)
小環の運動方程式から得られる境界条件を、無次元量
β=Skmω2
を用いて表したものとして正しいものはどれか。
- k1∂x∂y(0,t)=βy(0,t)
- k1∂x∂y(0,t)=−βy(0,t)
- ky(0,t)=β∂x∂y(0,t)
- ∂x∂y(0,t)=0
(b)
ω→0 の極限では、この境界はどのような境界に近づくか。
- 固定端
- 自由端
- 波を完全に吸収する端
- どちらにも近づかない
(c)
ω→∞ の極限では、この境界はどのような境界に近づくか。
- 自由端
- 波を完全に吸収する端
- 固定端
- どちらにも近づかない
制約
なし
入力形式
(a)、(b)、(c)で選んだ番号をこの順に連結した自然数を入力せよ。