例題集

連続体の振動(1)

知識・記憶レベル   難易度:
次の問題のような弦の$1$次固有振動数$f$をそれぞれ求めよ. $(1)$ 長さ$10\,\rm{cm}$,張力$100\,\rm{N}$,線密度$0.01\,\rm{kg/m}$ $(2)$ 長さ$1\,\rm{m}$,張力$100\,\rm{N}$,線密度$0.01\,\rm{kg/m}$ $(3)$ 長さ$1.5\,\rm{m}$,張力$20\,\rm{N}$,線密度$0.2\,\rm{kg/m}$ $(4)$ 長さ$100\,\rm{m}$,張力$200\,\rm{N}$,線密度$0.1\,\rm{kg/m}$ \[ \omega_i = \frac {i \cdot\pi \cdot c}{l}\hspace{20mm} c = \sqrt \frac {T}{\rho} \]
$(1)$ \[ f_1 = \frac{1}{2 × 10 × 10^{-2} \,\rm{m}} \sqrt \frac {100 \,\rm{kg\cdot m/s^2}}{0.01\,\rm{kg/m}} = 500 \,\rm{Hz} \] \[ \therefore500 \,\rm{Hz} \] $(2)$ \[ f_1 = \frac{1}{2 × 1 \,\rm{m}} \sqrt \frac {100 \,\rm{kg\cdot m/s^2}}{0.01\,\rm{kg/m}} = 50 \,\rm{Hz} \] \[ \therefore50 \,\rm{Hz} \] $(3)$ \[ f_1 = \frac{1}{2 × 1.5 \,\rm{m}} \sqrt \frac {20 \,\rm{N}}{0.2\,\rm{kg/m}} = 3.333 \,\rm{Hz} \] \[ \therefore3.33 \,\rm{Hz} \] $(4)$ \[ f_1 = \frac{1}{2 × 100 \,\rm{m}} \sqrt \frac {200 \,\rm{N}}{0.1\,\rm{kg/m}} = 0.2236 \,\rm{Hz} \] \[ \therefore0.224 \,\rm{Hz} \]