物理基礎の問題なのですが解き方が分からないので教えて頂きたいです。

問 21 類題例題6 の熱量計に, 水2.0×10°gを入れると,全体の温度が 23℃になった。 この中に,100C に熱した質量1.0×10°gの鉄球を入れると, 全体の温度は何℃になる か。ただし, 水と鉄の比熱は表2の値を用いよ。

T^(2)の行列式が1になることってどのように計算すれば求まりますか？

を待る テンソルの変換行列と SO(3) の表現 ここで(9.4)の変換の係数 Tik Tiの特徴を調べてみる.まず, i,j=1,2,3 T(2)。 j, kl = Tik Ti, (9.8) k,l=1,2,3 とおく、右辺がTの2つの成分の積なのでT (2) とした. T(2);, kl は, ()の組と(kl)の組をそれぞれ行と列の添字とみなすと i,j=1,2,3に応 じて32=9行をもち, k,l=1,2,3に応じて 3=9列をもつ9×9行列とみ なせる。この記法を使うとテンソルの変換(9.4)は 3 t; = 2 T(?)ij,kttxl (9.9) k,l=1 と書けて,(j), (kl)のそれぞれをひとつの添字とみなせばちょうどベク トルの変換則(9.1)に対応するかたちとみなせる. さて,線形代数では2つの行列A= [aj], B=[b;j] から aijbel = Vik,jl

圧力の問題です。 16番なのですが、なぜ答えが1/4倍になるのかが分かりません。4倍じゃないのでしょうか？よろしくお願いします。

つの要素で表すことができる。Aは カのはたらく点(作用点), Bは力の 大きさを表している。 Cは何を表し ているか。 (14) 質量100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとすると。 質量500gの物体にはたらく重力の大きさは何Nになるか。 (15) 単位国橋あたりの面を押す力(圧力)を表す単位を何というか。 また。どんな記号で表すか。 (16) タテ5cm ヨコ10cm. 高さ20cm, 質量1000gの直方体【底 面種50cmを置いたときの圧力は, ヨコと高さを底面(底面 種200cmにして倒したときの圧力の何倍になるか。 (17) 物体に2つの力がはたらいていても物体が動かないとき、 物体にはたらいている2つの力はどうなっているか。 (15) 1つの物体にはたらく力がつり合っているとき、 2つのカ は(①)上にあり, 向きが(② )で, 大きさが(③))状態にある。 (19) 水中の物体に、上向きにはたらく力を何というか。 (2) 空気中で、空気の重さにより生じる圧力のことを何というか。 重要語句はしっかり 覚えよう!!

高校物理のプリントの穴埋めを教えてほしいです！ 調べて分かったところはできる限り埋めました！ (力のはたらき 高2 物理基礎)

D00000 カー1 ※2カがつり合わない場合 物理基礎プリント No, 13 大きさが異なる 同じ向き 1. カのはたらきと表し方 作用線が異なる ■力の種類 ■力のはたらき 人によるカ以外に、次のようなものが存在する。 運動(速度)を変化させ。(言い換えると→ [ )を生じさせる) (土也王球)の中心が、すべての物体を引く力(質量に比例する。] 重力の大きさを(重さ )ともいう。 の重力 物体の 形を変える。 面の上に置かれた物体に対して、 面から常に( → 物体の運動(速度) が変化したり、 形が変わったときは、必ず、 力がはたらいている。 の垂直抗力 )な方向にはたらく力 [面が物体を押し返すカ) 力の単位:[N)(読み方: ニュートン )を用いる。 面の上に置かれた物体が、滑ろうとするのを妨げる力。次の2つがある。 静止している物体にはたらくもの → ( 静止摩擦力 ) 動いている物体にはたらくもの → ( 3摩擦力 ■力の3要素 力は、力の(同き)、1大きさ)、1作用点 決めないと、そのはたらきが決まらない。→ カの3要素 )の3つの要素を 動摩擦力 へ 静止摩擦力 動摩擦力 引くカ 引く力 力は矢印を使って表す。 矢印の(-さ)は 力の大きさ、矢印の向きは力の向きを表す。 また、作用点を通り、力の向きに引いた )と言う。 IIT 。 矢印の長さ カの大きさ の張力 まっすぐに張った状態の( )などが、物体を引く力 直線(点線]を力の (ゴム)等。のように、力を加えたとき変形する物体が、元に戻ろうと して、相手の物体に及ぼす力 の弾性力 矢印の向き → カの向き 自然長 ※力を加えたとき変形し、力を取り除くと 元に戻る物体を、一般に弾性体と言う。 伸ばしたとき 矢印の始点 → カの作用点 2. つり合う2カ 縮めたとき 弾性力 2つの力が同時にはたらいているにもかかわらず、 物体が ( 吉-) したまま、ある いは、 フリ合っいる)と言う。 ■つり合う2カの例 [いずれも物体は静止している) )している状態のとき、 その物体にはたらく力は( の重力と垂直抗カ の重力と張力 の重力と弾性カ の引く力と静止摩擦力 (作用線が異なるが回転した いので、つり合いと同じと見 なす。) ■2力がつり合う条件 )が同一 の大きさが( い ③向きは (正反大t? へ

物理の問題です。4番の問題分かる方教えてください。

初理 No.4同じ質量の物体 A, Bを同じ速さで基準面からA は鉛直上向きに, Bは 斜面に沿って投げ上げた。 Aが最高地点h(m)まで達したとすると, Bが高さh(m) のP点を通過するときの速さは, 投げ上げたときの初速の何倍か。 ただし斜面の 摩擦はないものとする。 D 1 2 3 4 5 No.5 次の図のように全く同じ種類 (同体積, 同質量) の金属の立方体をてん びんにつり下げたものを用意し, AとBそれぞれのピーカーに「40%の砂糖水」。 「水」を入れた。てんびんの傾きはどのようになるか。 1 同じ体積なので, A, Bの浮力は同じである。 だから 「どちらにも傾かない」。 2 砂糖水は水より密度が高いので, 同じ体積でも浮力が大きい。 だから 「Aが 上がりBが下がる」。 3 砂糖水は水より密度が低く,同じ体積でも浮力が小さい。だから 「Bが上がり Aが下がる」。 4 浮力と関係なくその日の気温, 気圧の影響を受け, どうなるか予測できない。 5 食塩水なら浮力は大きくなるが, 砂糖水なので浮力は水より小さくなるため 「Aが下がりBが上がる」。 34 5|82|3 91612

手元に解答しかないので、解説をお願いしたいです。 答えは「3」です。

【問題 36】 ある湖の水面上の点A で発生した音を,同じ湖の水面上の点Bに おいて空気中と水中で同時観測した。空気中と水中で観測した音の到達時 間に1秒のずれがあった場合,点Aと点Bは何 m離れているか。ただし, 簡単のため空気中,水中の音速をそれぞれ 300m/s, 1500m/sとし,両点 間に障害物はなく音は直進すると仮定する。 1) 30 2) 150 3) 375 4) 750 5) 1200

マーカーのn²-1はどのようにわかりますか？

とと,エルミート性のかわりに, 対称性 (A, B)p = (B, A)F が成り立つことです。 実ベクトル空間の内積が複素ベクトル空間の内積と違う点は,実数値をとるこ が直接わかるわけではありません. ここでは量子トモグラフィー, つまり量子状 そのためには, いくつかの種類の測定をしなければなりません. どのような測 多数回測定によってわかるのは, あるオブザーパブルの平均値だけなので, 状態 状 態を決定することを考えます。 定を行えば量子状態を決定できるでしょうか。 ■ 4.1 密度作用素の空間 n次元複素ユークリッド·ベクトル空間H上の密度作用素全体のなす集合Dens の構造をもう少し考えてみます. 密度作用素はエルミート作用素なので, エルミー ト作用素全体のなす集合 Herm に目を向けてみましょう. Herm は実ベクトル空間です. 次元はn次のエルミート行列のパラメータの数を 数えればよくて,対角線にn個の実パラメータ,それ以外のところにn(n-1)/2個 の複素パラメータがあるので, n° 次元になります.さらに、実ベクトル空間 Herm に内積を定義しておきます。 (定義)エルミート作用素の内積 A, B をエルミート作用素とするとき, 内積( , )= : Herm × Herm → Kで (A, B)F = Tr(AB) と定義する。 また,第1スロット, 第2スロットの両方に関して実線形です。 ミ

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。

量子力学・スピンハミルトニアンの時間発展について質問です。(1)〜(3)までは画像2枚目のように解いたのですが、(4)(5)の計算がとても煩雑になってしまいました。この方針で大丈夫なのでしょうか？また、(6)が分かりません。どのように考えればよいのでしょうか？

II. 図3のように番号;= 1,2,3で区別される3つのスピンがあり、それぞれ2軸方向に上向 きと下向きの2つの状態 |0);, [1}; をとることができる。2種類の相互作用 角,。を選択的に 切り替え、1番目と2番目のスピンの状態を3番目のスピンによって制御する。簡単のためプ ランク定数を2で割った定数んを1とし、相互作用白,白および時間tを無次元量として取 り扱う。 自。 ○ン 0 9 三 図3 ここで、1は恒等演算子、9, o9は番目のスピンの演算子,の行列表現である。各演 算子は10); = |0):, of° |1}; = -|1); を満たす。また、3つのスピンからなる状態を|1,0)|0}= |1);|0)2|0)s などと記すことにする。 (1) (),(o)°, of o) + ooを計算せよ。 (2) 9 を 10);, |1);に作用させた結果をそれぞれ示せ。 C○ (3) 白のもとでの時間発展演算子む(t) = exp(-8白t) = とーを白t)”が n! n=0 0(t) = cos° (t)i - sin° (t)a{)a£) + icos (t) sin (t)(o{) + )) を満たすことを示せ。ただし、一般に可換な演算子A, Bについて、e(4+B) - eáeb が成り 立つことに留意せよ。 (4) 白のもとで時間む、続いてのもとで時間tzだけ相互作用したときの時間発展は ()()= exp(-iHnt) exp(-iAt)と記述される。10,0)|0), I0,1)|0), |1,0) |0), |1, 1)|10) の4つの状態がひっ(n/4)0,(m/4) の時間発展をしたあとの状態をそれぞれ書き下せ。 次に、ある状態() = a|0,0) |0) + |1,1}10} (a, 8 は定数)を用意したところ、予期せぬ相互作 用により、1番目のスピンが微小回転してしまい、状態|)= VI-) + €)に変化し た。eの具体的な大きさは分からないが、状態|)をもとの状態」)に戻したい。 (5) 状態」)を問(4) のD2(T/4)ü,(T/4) によって時間発展させると、 Us(r/4)(r/4)) = \)) + i¢)10) という状態に変化した。1番目と2番目のスピンからなる状態|), o)をそれぞれ具体 的に書き下せ。 (6) 問(5) の状態に対し、3番目のスピンの測定をおこなうと、状態|)|1) と状態|o)|0)の いずれかが得られる。それぞれの状態に対してさらに個別にある演算子を作用させると、 微小回転量eの情報なしに状態 |) に戻せる。各状態について必要な演算子を答えよ。

全く手が付かないです。教えていただけると幸いです。

1. (1) プランク定数丸,真空中の光速c,ニュートン定数Gだけを組み合わせて,エネルギー,質量。 長さ,時間の次元を持つ定数を構成せよ.なおこれらはそれぞれ,「プランクエネルギー」, 「プランク質量」,「プランク長さ」,「ブランク時間」と呼ばれ,宇宙誕生の際や量子重力理 論を考える上で重要な役割を果たすパラメータであると信じられている。 (2) 上で求めた4つの定数の値を SI標準単位で求めよ、有効数字2ヶタで答えること。 注:解答自体はネット検索等で簡単に見つけられると思いますので,考え方や計算過程をきち んと示すこと、答のみ書いたレポートは評価しません。] 2.2017年2月に, NASA が地球から約39光年離れた恒星系「トラピスト1」に地球に似た新しい7 個の系外惑星を発見したと発表し,大きな話題になった。地球からトラビスト1への簡単な宇宙 旅行のモデルを考えてみよう。 宇宙船が地球からトラピスト1まで光速の 80 %の速さで等速度運動すると仮定し!,以下の問 に解答せよ、ただし,話を単純化するため,地球とトラビスト1は相対速度ゼロの二つの慣性系 であるとする。 (1) 地球上の観測者から見ると,地球とトラピスト1は静止しており,運動しているのは宇宙船 である。この観点から,宇宙船がトラビスト1に到達するまでに要する地球上での時間と 宇宙船内での時間 (単位は yr (年))を求めよ。解答は有効数字2ケタとする。 (2) 宇宙船内の観測者から見ると,宇宙船は静止しており,運動しているのは地球とトラピスト 1である。この観点では,(1) で求めた宇宙船内での時間はどのように説明できるか? 【(2) のヒント] 宇宙船内の観測者が測る地球とトラピスト1の距離はどうなるだろうか? 3.重力は他の3つの力に比べて極端に弱いにも関わらず,天体の運行などの宇宙規模の現象に対して は支配的な役割を果たす。その理由を考察し簡潔に述べよ。 4. 湯川秀樹の中間子論によると,相互作用の到達距離はその相互作用を媒介する素粒子の換算コンプ トン波長程度と見積もられる。この考え方を弱い力に適用してみた場合,弱い力の到達距離は どの程度と見積もられるか考察せよ。ただし、弱い力を媒介するボース粒子(ウィークボソン Wキ,z°) の質量は,W*が約 82GeV, z° が約93GEVであることが実験によって判明している 弱い力の到達距離は授業中に紹介しているので,きちんと計算を書くこと、] 2 「つまり,宇宙船の発着に伴う加速·減速や方向転換の加速度などはすべて無視します。 2粒子の換算コンプトン波長の定義は、mをその質量として、入=ー 媒介する光子は質量なので、換算コンプトン波長は無限大となる。ごれは電磁力が長距離力(到達距離 = 無限大)である ことを表している。同じ理由で重力は長距離力であるので、(未発見だが)重力子も零質量であると考えられている。しかし ながら,強い力を媒介するグルーオンも零質量であることがわかっているが、授業で述べたように強い力は短距離力であっ て、原子核の大きさくらいしか力が届かない。これがどうしてかは難しい話なので、きちんと知りたい人は,量子力学を学 んだ後、大学院で QCDを勉強して下さい。 (自然単位系では、A=)例えば,電磁力を