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No.912  力の大きさを表す矢印(物理の図)
発言者: 田中徹
発言日: 2011 06/05 01:12
皆様いかがお過ごしでしょうか。

物理の問題を生徒に尋ねられる事もあり
この度題名にあるように矢印を作ってみました。
(力の分解もできるように射影ベクトルを計算できるようにしました。)

骨を拾っていただければ幸いです。

# 最近 \mitW などを覚えて、caprm を切り替えることなくソースを書いています。

\documentclass[b5j,fleqn]{jarticle}

\usepackage[papersize,notMy]{emathP}
\pagestyle{empty}

\setlength{\mathindent}{5mm}


\makeatletter
\def\ProjectVec#1#2#3{%
\Unitvec{#2}\@Udvec%
\vecXY\@Udvec\@Xi\@Yi%
\vecXY{#1}\@Xii\@Yii%
\calcval{(\@Xi)*(\@Xii)+(\@Yi)*(\@Yii)}\@InP%
\Mulvec{\@InP}\@Udvec#3%
}%

\def\ForceArrow{\@ifstar{\let\if@塗\iftrue{}\@ForceArrow}{\let\if@塗\iffalse\@ForceArrow}}%
\def\@ForceArrow#1#2#3{%
\Subvec{#2}{#1}\@Dvec%
\Nvec\@Dvec\@Nvec%
\Mulvec*{#3}\@Nvec\@Nvecii%
\Mulvec{0.5}\@Nvecii\@Nveci%
\Addvec{#1}\@Nveci\@SL%
\Kaiten{#1}\@SL{180}\@SR%
\Addvec{#2}\@Nvecii\@EL%
\Kaiten{#2}\@EL{180}\@ER%
\Kaiten\@EL\@ER{-90}\@AL%
\Kaiten\@ER\@EL{90}\@AR%
\Addvec\@AR\@Nveci\@HR%
\Taisyouten\@HR{#1}{#2}\@HL%
\edef\ArrowPointSQ{}%
\edefappend\ArrowPointSQ{\@SR\@HR\@AR}%#2\@AL\@HL\@SL}%
\edefappend\ArrowPointSQ{#2}%
\edefappend\ArrowPointSQ{\@AL\@HL\@SL}%
\if@塗%
\emPaint<thickness=0.9>\ArrowPointSQ%
\fi%
\Takakkei\ArrowPointSQ%
}%
\makeatother


\begin{document}
\caprm%
\abovedisplayskip=1mm%
\belowdisplayskip=1mm%


\begin{zahyou*}[haiti=t,ul=8mm](-4,6)(-2,8)%
\small%
\def\O{(0,0)}%
\rtenretu*[\O]{A(4,45)}%
\def\AC{(1,2)}%
\Bunten\O\A{1}{1}\G%
\HenKo<henkotype=paren,henkoH=3mm>\A\O{$2\ell$}
\Baton*(hutosa=2mm)\O\A%
\Mulvec{1.5}\AC\Dummy%
\Addvec\A\Dummy\C%
\rtenretu*[\C]{D(1,180)}%
\kline\C{0}%
\Drawlines{\A\C}%
\YGraph{0}%
\Kakukigou\XMAX\O\G(2mm,0.3mm){$\theta$}
\emPaint*<slashspace=3mm>{\XMAX\RB\LB\XMIN}%
\Addvec\O{(-1.5,0)}\F%
\ForceArrow*\O\F{1mm}%
\Addvec\G{(0,-3)}\GG%
\ForceArrow*\G\GG{1mm}%
\Addvec\A\AC\AA%
\ForceArrow*\A\AA{1mm}%
\ProjectVec\AC{(1,0)}\Tx%
\ProjectVec\AC{(0,1)}\Ty%
\Addvec\A\Tx\Ax%
\Addvec\A\Ty\Ay%
\ForceArrow\A\Ax{1mm}%
\ForceArrow\A\Ay{1mm}%
%
\Suisen\G\C\D\Hg%
\Hasen{\G\Hg}%
\Suisen\A\G\Hg\Hi%
\Hasen{\A\Hi}%
\HenKo\A\Hi{$d_{1}$}%
\Tyokkakukigou\G\Hi\A%
\Suisen\A\XMIN\XMAX\Hii%
\Hasen{\A\Hii}%
\Tyokkakukigou\A\Hii\O%
\HenKo\Hii\A{$d_{2}$}%
\Put\O(-3mm,2mm){$\mitF$}%
\Put\G(3mm,-8mm){$\mitW$}%
\Kuromaru\A%
\tenretu**{A[sw]}%
\Put\AA[e]{$T$}%
\Put\Ax[e]{$T_{x}$}%
\Put\Ay[n]{$T_{y}$}%
\Kakukigou\D\C\A[sw]{$\alpha$}%
\end{zahyou*}%


\begin{enumerate}[(1)~]%
\item %
棒の長さを $2\ell$~とする。
\begin{align*}%
d_{1}&=\ell\cos{\theta}\\
d_{2}&=2\ell\sin{\theta}\qquad\text{を用いて}
\end{align*}%
$A$~を支点とするモーメントを考える。
\begin{align*}%
\mitW\times{}d_{1}&=\mitF\times{}d_{2}\\
\mitW\times{}\ell\cos{\theta}&=\mitF\times{}2\ell\sin{\theta}
\intertext{$\theta=45\Deg$~のとき、$\sin{\theta}=\cos{\theta}$~であるから}
\mitW&=2\mitF
\end{align*}%

\item %
糸の張力を $T$~とし、水平方向、鉛直方向の力のつり合いを考えると
\begin{align*}%
\mitF&=T_{x}=T\cos{\alpha}\\
\mitW&=T_{y}=T\sin{\alpha}\\
\text{ここで\quad} \tan{\alpha}&=\Bunsuu{\sin{\alpha}}{\cos{\alpha}}\\
&=\Bunsuu{T\sin{\alpha}}{T\cos{\alpha}}\\
&=\Bunsuu{\mitW}{\mitF}\\
&=\Bunsuu{2\mitF}{\mitF}\\
&=2
\end{align*}%

\end{enumerate}%
\end{document}


▼関連発言

912:力の大きさを表す矢印(物理の図) [田中徹] 06/05 01:12
 └913:Re:力の大きさを表す矢印(物理の図) [tDB] 06/05 12:43
  └914:Re[2]:力の大きさを表す矢印(物理の図) [田中徹] 06/05 13:30<-last

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