物理の振り子の問題ですが、1-1と1-2と1-3がわかりません。教えていただけたらとても幸いです。

測定結果 単振り子による重力加速度の測定(振り子の長さ:57.96cm) 【測定1) 周期 T(秒) 1.54 1.53 1.53 1.53 1.54 1.54 1.53 1.53 1.52 1.53 次に振り子の長さを変えて測定した。 【測定2】振り子の長さ 63.66 cm 【測定 3】 振り子の長さ:112.56 cm 周期 T(秒) 1.68 1.69 周期 T(秒) 2.13 2.12 1.69 1.69 2.13 2.13 1.68 1.68 2.13 2.13 1.69 1.69 2.14 2.13 1.66 1.67 2.12 2.14 1-1. 振り子の長さを3通りに変えた場合の周期の平均値を求めよ。 測定1 測定2 測定3 1-2. 求めた周期の平均値を用いて下記の式から重力加速度を求めなさい。 T= 2π 測定1 測定2 測定3 1-3.3つの測定値の平均値を求めよ。 g= ロ

量子力学・ハイゼンベルクの交換相互作用についての問題です。 参考書を参考に(あ)〜(え)まで解いてみたのですが、考え方はあっていますか？ また、(お)以降の解説をお願いします。ブロッホの定理やフーリエ変換はどのように効いてくるのでしょうか？

III. 以下の文章のあ き の枠内に当てはまる数式や記号を答えよ。 ヘ =1として,スピン角運動量1/2をもつ三つのスピンが,互いに相互作用している系を考え る。スピン演算子を$, S,, $, とすると,系のハミルトニアンは次のように与えられる。 自=-J(S, S+ S,. S。+ $。. S.), J>0. ここでも番目(;= 1,2,3) のスピンのz,9, z 方向成分をそれぞれ好,S, S とする。スピン演算 子の間には (S, SY] = iS}, [SF, SY] = 0などの交換関係が成り立つ、自) = E\d) を満たす。 固有エネルギーEとエネルギー固有状態|)を求めたい。 全スピン角運動量 Shot = $, + $2+S。を使うとハミルトニアンは次のように書き直すことが できる。 自= - + JC, 定数C= あ 'tot このことから基底状態のエネルギー固有値は 時の固有値は S= +1/2, -1/2 のニつであり,これらに相当する1スピン状態をそれぞれ↑。 ↓と記すと,3スピン状態は,|S{ S S3) = |M1),| t)などのように表すことができる。独 立な3スピン状態は全部で 具体的にエネルギー固有状態をあらわしてみよう。 まず基底状態のうちで Sto = St+ Sz + Sg が最大の状態は |S S; Sg) ちに書き下すことができる。 つぎにエネルギー固有状態のうちで Sie = 1/2 のものを求めたい,ハミルトニアンと交換可 能な演算子はハミルトニアンと同時固有状態をもつことを利用する.このような演算子の一つ にスピンをRIS; S; S) = |S; S; S;)のように巡回置換する演算子良がある。-iとなるこ とと,周期系におけるブロッホの定理やフーリエ変換を思い出すと,Rと St。と自の同時固有 状態は適切な定数A(複素数も含む)を用いて い である。 う 種類あり,規格直交基底をなす。にれらの線形結合の形で え のように直 三 る(「4)+A|)+ ^°| +t) V3 と表せることが分かる。Aの取り得る値をすべて列挙すると 底状態となるのは A- か 以上の結果からすでに二つ基底状態が得られた。残りの基底状態を列挙すると, お となる.このうちで,基 の場合である。 き と なる。

マーカーの箇所がどうしてこうなるのかがわからないです、

です。これから, V(t) に対するシュレーディンガー方程式の左辺は となります。共役をとる操作は共役線形なので, i=1 -Ar- U* = >(ea P.)* =Xe-tai P i=1 i=1 となります。すると, となのU*U = i=1 ーiai Pi e ei0s Pj e(a;-a) P,P, = elay-a) 5ig Pj = こn- 三 i,j=1 i,j=1 i=1 となり,ひはユニタリー作用素だとわかります。 (証明終) これから,H をハミルトニアンとして, U(t) := exp Ht とすると,U(t) はtERをパラメータとするユニタリー作用素です。 このユニタ リー作用素には,状態の時間をtだけ進める意味があります。 今,時刻0における 純粋アンサンブルの状態がo €eHだったとして, teRをパラメータとする状 態を 少(t):=D U(t)b) とします。Hのスペクトル分解を H=>E,B j=1 とすると、 U(t) = > -iEjt/hP; e j=1 なので, le-tEjt/hp, dt j=1

イおしえてください

やや難 12分 チェック問題(2 鉛直ばね振り子 ばね定数k,自然長1の軽いばねの両端 に,ともに質量mの小球A, Bがつけられ ており, Bは天井からつるした軽い糸の先 についている。 北軸は, Bの位置を原点に して、鉛直下向き正にとる。 (1) Aをつり合いの位置で静止させたとき, (ア) 糸の張力 Tを求めよ。 O Aの座標 2jを求めよ。 (2) (1)の状態からばねの自然長の位置ま で, Aを持ち上げ, 静かに放した。 (ア) Aを持ち上げた外力のした仕事Wを求めよ。 (イ) Aが(1)のつり合いの位置を通過するときの速さを求めよ。 (ウ) 糸は張力が2.5mgになると切れる。糸が切れる直前の ばねの伸びdを求めよ。 (エ) 運動中に糸が切れるかどうか判定せよ。 B 0- A m 北軸 he000000 ミ

力学・基準振動についての問題です。 (4)以降が分かりません。 (4)のように異なる固有角振動数の問題ではどのようにして基準振動を考えればよいのでしょうか？ (5)以降は同期現象だと思うのですが、どのように解けばよいのでしょうか？ちなみに(5)はΔω=2Ksin(Δφ＊)と... 続きを読む

以下の問I、IIに答えよ。 また、結果だけでなく、導出過程も簡単に記すこと。 I長さの異なる紐をもつ二つの振り子の問題を考える。図1の ように』軸の正の方向を鉛直下向きとし、振り子の支点は2軸 上にあるとする。それぞれの振り子につけられている質量m のおもりは鉛直下向きに重力を受け、2軸に垂直な面内を運動 する。紐の長さはそれぞれい,であり、4>&とする。おも りの大きさや紐の質量は無視でき、運動の際に組はたるまな いとする。重力加速度をgとして、以下の問いに答えよ。 まず、支点でのまさつの効果を無視し、二つの振り子が独立に運動する場合を考える。紐の長 さがん,&の振り子の振れ角を、図1のように支点を通る鉛直下向きの軸となす角度として、そ れぞれ1,2とする。 図1 (1) 紐の長さが1の振り子のz軸まわりの角運動量 L。を求めよ。 (2) z軸まわりの角運動量 L,の時間微分の満たす方程式を示せ。 (3) が十分小さい微小振動のときの固有角振動数 w」を求めよ。 次に、二つの振り子の角度間に線形の相互作用がある系を考えよう。すなわち、Jを定数とし て、角度6,2 の運動方程式が d? =-w +J(B2 - h), d2 2= -5 + J(G,- Ba), と表せるとする。ここでwとwaは相互作用がないときの振り子の固有角振動数である。 (4) (t = 0) > 0, 0z(t = 0) = 0から静かに運動を始めるとき、その後の運動を基準振動の考 え方を用いて定性的に説明せよ。 dA dp 0, dt 振り子の角度0を振幅 Aと位相ゅを用いて0= Acos ¢ と表すと、単振動は、 と表される。ニつの振り子間に非線形相互作用があるとき、二つの振り子の位相1と2の時 間発展は上記のwiとw2を用いて次のように表せるとする: =W dt d の1=wi+ K sin(¢2- ), d 2= w2+ K sin(¢- p2). dt dt ここでKは定数とする。二つの位相の差 △¢ = 2- のが時間依存せずに一定の値をとること を「位相が同期する」という。 (5)位相が同期するときの位相差△がと固有角振動数の差 Aw = w2-wiの関係を求めよ。 (6) 位相が同期するときの振り子の角振動数”を求めよ。 (7) 位相差 AゅがAがから微小にずれても、十分時間が経った極限で位相が同期する条件を導 き、その条件をKとAwを軸とする平面上の領域として図示せよ。

この2つ分からないのですがどうやったら解けるでしょうか？詳しく説明して頂けると幸いです。よろしくお願いします。

問題5 高さ 19.6m のビルの上から小球Aを自由落下させた。 このとき、 Aが地面に落下する運 動について次の問いに答えよ。ただし、 重力加速度の大きさを 9.8 m/s° とする。 1.小球Aの運動について図に示せ。 (図) 2.小球Aが地面に達するまでの時間 [s] を求めよ。 問題6 図は、一直線上を運動している物体のvーtグラフである。次の問いに答えよ。 1. それぞれの時間間隔の加速度は何m/s°か。 の Os~5s: ② 5s~10s: 3 10s~20s: 2. この物体の移動した距離は何mか。 0 5 10 15 20 ts] v [m/s] LG

3から7までの解き方を教えてください！

3. 図 4.14 の回路において, 電流Iを重ね合わせの理によって求めよ。>> 2P 102 202 202 52 22 32 202 102 14 V- 18 V I 100 V の ふる (6) 図 4.14 図 4.15 よケ ム役 4. 図 4.14 の回路において,電流Iをテブナンの定理を用いて求めよ.2A 5. 図 4.15 の回路において, 電流Iをテブナンの定理を用いて求めよ. IA 6. 図 4.16 の回路において, 点a, b間に流れる電流をテブナンの定理により求めよ。 7. 図 4.17 の回路において, 端子c-d間を短絡して端子 a-bからみた合成抵抗を R,. c-d間を開放して端子 a-bからみた合成抵抗を Ro とすると, 端子c-d間にR=v を接続して端子 a-bからみた合成抵抗 R。はどうなるか.

3～5番の解き方を教えてください

2. 図 4.13 に示すブリッジ回路において, 回路に流れる全電流をIとする. スイッチSa に折 図 4.13 図 4.12 じた場合と開いた場合のIの比を求めよ。 3. 図 4.14 の回路において,電流Iを重ね合わせの理によって求めよ。> 102 202 十 202 52 22 32 202 102 14 V- -18 V I 100 V Yム 図 4.14 図 4.15 役 N ふ (s) 4. 図 4.14 の回路において,電流Iをテブナンの定理を用いて求めよ.2A 5.図 4.15 の回路において, 電流Iをテブナンの定理を用いて求めよ. 6. 図 4.16 の回路において, 点a, b間に流れる電流をテブナンの定理により求めよ。 7.図 4.17 の回路において, 端子 c-d間を短絡して端子 a-bからみた合成抵抗を Rs. c-d間を開放して端子 a-bからみた合成抵抗を Ro とすると, 端子c-d 間にR=vi! を接続して端子a-bからみた合成抵抗 Reはどうなるか.

3～5番の解き方を教えてください

2. 図 4.13 に示すブリッジ回路において, 回路に流れる全電流をIとする. スイッチSa に折 図 4.13 図 4.12 じた場合と開いた場合のIの比を求めよ。 3. 図 4.14 の回路において,電流Iを重ね合わせの理によって求めよ。> 102 202 十 202 52 22 32 202 102 14 V- -18 V I 100 V Yム 図 4.14 図 4.15 役 N ふ (s) 4. 図 4.14 の回路において,電流Iをテブナンの定理を用いて求めよ.2A 5.図 4.15 の回路において, 電流Iをテブナンの定理を用いて求めよ. 6. 図 4.16 の回路において, 点a, b間に流れる電流をテブナンの定理により求めよ。 7.図 4.17 の回路において, 端子 c-d間を短絡して端子 a-bからみた合成抵抗を Rs. c-d間を開放して端子 a-bからみた合成抵抗を Ro とすると, 端子c-d 間にR=vi! を接続して端子a-bからみた合成抵抗 Reはどうなるか.

7から9番までの解き方をお願いします！！

6. 内部抵抗 20000 2, 最大目盛り 300 V の電圧計を用いて最大 900 V の電圧を測定したい. 倍率器として何Ωの直列抵抗を接続すればよいか. また, このとき電圧計が200 V を指 18 第2章 直流回路の基礎 示したとすれば,実際の電圧はどれだけか. 200 . 取大目盛り 300 V, 内部抵抗 1001k2と 最大目盛り 200V. 内部抵抗 50 kS2 の二つの直 花電圧計 Vi, V2がある. これらを直列につないで 400Vの電源に接続すると,各電圧計 の指示はいくらになるか. 8. 内部抵抗 100m2, 最大目盛り 10Aと, 内部抵抗 50m2, 最大目盛り 15A の二つの直流 電流計 A1. A2 がある. これらを並列につないで20Aの電流を通じると,各電流計の指 示はいくらになるか. 9. 図 2.21 の回路において, 抵抗Rにおける消費電力を最大にするRの値と,そのときの 消費電力 Pm を求めよ。 する。Rの (2.35) 102 100 V 40 2 R 1000A を用する 図 2.21