3次元調和振動子の問題です。(10)がわかりません。(6)〜(9)は2枚目のように考えました。

II.質量m、角振動数u(> 0) の1次元調和振動子について考える。この系の定常状態に対する シュレーディンガー方程式は以下のように与えられる: mw?2? -)(a) = Ey(z). d? 2m da? 2 この式は d d -e da 1 a= at l= V2 de mw を用いて (cla+)W) - EWe) Fwla'a と書き直せる。 (6) 基底状態のエネルギー Eと波動関数 o(x)を求めよ(規格化しなくてよい)。 (7) 第1励起状態のエネルギー Eと波動関数()を求めょ(規格化しなくてよい)。 次に3次元調和振動子を考える。この系の定常状態に対するシュレーディンガー方程式は以下 のように与えられる: (( )fャ) (2,9, 2) = E(z,y, 2). (iv) 2m 2 (8) 基底状態のエネルギーを丸,m,wのうち必要なものを用いて表せ。 (9) 第1励起状態の縮退度 Dを求めよ。 (10) 第1励起状態で L。 i ー 2 8z の固有状態であるD個の線型独立な波動関数を (vi) と書く。式(vi) の関数の具体形(規格化しなくてよい)とL。に対する固有値を求めよ。

解法を教えてください

課題2. スピン、の粒子を磁場Bの中におくと、ゼーマン効果により ーμB、+μB の2つのエネルギー準位に分かれる(』は粒子の磁気モーメントの大きさ)。 温度T、磁場 Bの中にこの粒子N個が置かれた系を考えると、系全体の磁 気モーメント Mがボルツマン定数をkg として 2 uB M= Np= N tanh kgT となることを導け。またこの式より、ある極限でキュリーの法則「常磁性体 の磁化率は温度に反比例する」が導かれることを示せ。ここで戸は磁気モー メントμの平均値を表している。ただし、 粒子間の相互作用はないものとし、 導出の際にはカノニカル分布を用いること。 これは磁性体の簡単なモデルであり、M が磁化の大きさに相当している。

この文章から、どんな小問が出題されると予想出来ますか？高校時代、物理を選択していなくて全く分からないので、教えて欲しいです。

物体1と2が2 軸上で運動している。物体1と2 の質量は… 「力」と「速度」は全て,「力の z成分」と「速度の z成分」を意味する。時刻tにおける物体1 と2の速度を,それぞれ v(t) と v2(t) と表す。物体1と2は距離を隔てて 軸方向の力を及ぼ しあっており,物体2が物体1に及ぼす力は 抗力 -bo2(t) も作用している(bは正の定数)。物体1にはたらく空気抵抗は無視できる。重力は はたらいていない。時刻0 で,物体1と2の速度は である。以下の文章における である。物体2には速度に比例する空気抵 物体1と2が衝突することはない。 以下の間に答えよ。 小問数題

これが全く分からないのですが教えていただけないでしょうか

問題:ロケットは、燃料を燃やしてできる燃焼ガスを高速度で噴射しながら加速する。 この加速の仕組み ロケットを本体と燃料からなる質点系として考えてみよう。ロケットは連続的に燃焼ガスを噴出して飛行 るが、ここでは初め At の間にどれだけ物理量が変化するか離散的に考え、後で連続極限 At →0 を取 ことにする。また、ロケットは直線的に運動しているとして1次元的に扱い、 ベクトル表記はしなくても良い 時刻[s]において質量 m(t) [kg] で速度 v(t) [m/s] で飛行しているロケットが、 「単位時間あたり質 b>0[kg/s] の一定の割合」で燃焼ガスを後方に「一定の大きさVの相対速度」で噴射しているとする。 ここでVはロケットと燃焼ガスの相対速度の大きさであり、ロケットの進行方向を正の方向とした時、 焼ガスの速度はv(t) -V で表すことができる。 短い時間 At の間にロケットは質量 bAt の燃焼ガスを後方に噴射しているので、 時刻t+ Atにはロ ケットの質量はm(t+ At) =D m(t) + Amになり(ただし燃焼ガスを噴射するので Am = -bAt < 0)、ロ ケットの速度は v(t+ At) =D v(t) + Avになるとする。 (注:この問題ではロケットは宇宙空間を飛んでいるとし、地表で働く一様な重力は考えなくて良い。) (1)燃料の噴射前後(時刻とt+ At の間)でこの質点系の運動量が保存することを式で表そう。 エンジンの中で 噴射するガスの 反作用で加速 燃料を燃やしてできる 燃焼ガスを噴射 物理学I(精機)第12回 レポート問題 1 問題(つづぎ): (2)(1)で得られた式に対し、 Amと Av は小さい量なので、 その積 AmAv = 0 という近似を用いることで、 m(t)Av + VAm%3D0 の関係が得られることを示せ。 (3) At の時間が経つ間のロケットの質量の変化は Am でのロケットの質量の平均の変化率は ーbAt <0 で与えられることから、 At の時間内 Am =DーDD<0 At と表現される。At →0 の極限を取ることでロケットの質量の変化を表す微分方程式を導け。 そして、 初期条件としてt3D0[s] でm(0) =D mo [kg] を与えることで、 初期条件を満たす特解 m(t) を求めよ。 ただし、この問題で扱う時間の範囲内ではロケットは内部の燃料を全て噴出するほど時間は経ってい ないとする。 (4)(2)で示した式を At で割って At → 0 の極限を取ることで、 速度vの変化を表す微分方程式を求めよ。 (5) ロケットがt=0[s] で静止していた(v(0) %3D 0)として、 (4)で求めた微分方程式の初期条件を満たす 特解 v(t) を求めよ。

　中性子は新空中で15分ほどで崩壊しますが、 原子核内で崩壊しないのは何故ですか? よろしくお願いします🤲

この問題を解説して頂きたいです。 よろしくお願いします。

2021年度2期 演習問題 - 授業14回目 1/1 []に当てはまる数値を求めなさい。その結果を5月29日(土)午前6時59分までに Tora-Net CoursePower「工業力学>14回目>提出 14」に入力して提出しなさい。 提出状況を成績評価に加味します。. *重力加速度の大きさをg=9.8 m/sとします。 【5-4】なめらかな水平床の上に,物体 A(質量 2.8 kg)と物体B(質量 1.8 kg)が置かれています。これらを伸縮しない軽いロープで繋ぎ,物 体Bを一定の力F(大きさ8N)で水平方向に引っ張ります。このと き,両物体に生じる加速度の大きさaは[1] m/s° であり,ロープに作 用する張力の大きさTは[2] N です。 図 5-4 【5-5) 静止していた質量1300 kg の自動車の天井から糸を吊り下げて, その下端に小球を取り付けました。時刻 toから一定の推進力Fで自動 車を加速したところ,Fと逆向きに糸が0= 15°傾きました。小球は自 動車よりも十分に軽いと見なします。このとき,Fの大きさFは[3] kN でした。また,時刻 toから!= [4] 秒後に,自動車の速さが 60 km/h になりました。 図 5-5 【5-6) エレベータかごA(質量580 kg)に荷物B(質量280 kg)を載せて,Aをケ ーブルに吊しています。鉛直方向上向きを正とします。かごAの床から荷物Bに 作用する反力をRとします。 *ケーブルの張カTの大きさが 10.5 kN のとき,エレベータの加速度aは[5] m/s? です。また,R の大きさRは[6] kN です。 *エレベータの加速度aが[7] m/s?のとき,Rの大きさがBの重量の 85 %にな ります。このとき,ケーブルの張力Tの大きさTは[8] kN です。 A B 図 5-6

やり方と答えが分からない

2.地球上の物体には全て重力が働いている。この重力の原因は何と呼ばれる力か。重力加速度の 大きさを求めよ。 ただし, 地球の半径は 6.38×106m, 地球の質量は5.98×104 kg また重力 数は 6.67×10-11 m'skg! とする。

解説お願い致します！ やり方がいまいちわかりません。 特に【5-3】からわかりません。

【5-1】静止していた物体に,ある時刻 1o から大きさ130 N の一定の力Fを加えたところ,toの 4.6秒後に物体の速さが 22 m/s になりました。この物体の質量mは[1] kg でした。F以外に, 物体に作用した力はないとします。. 【5-2) なめらかな斜面の上を,質量 800 g の物体Aがすベり落ちています。 物体Aに作用する重力の斜面方向成分の大きさFは(2)Nです。物体A に生じる斜面方向の加速度の大きさaは[3) m/s?です。 |23° 水平面 図 5-2 【S-3) なめらかな斜面の上で,質量1.6 kg の物体 A を斜め上向きにすべらせま す。物体 Aに作用する合力の斜面方向成分の大きさを F, 物体 A に生じる加 速度の大きさをaとします。 4+ [26° 水平面 図 5-3 (a) のとおり,斜面に沿う上向きに力T(大きさ 14 N)を加えるとき, Fは(4] N であり,aは[5] m/s? です。 図 5-3 (a) *図 5-3 (b) のとおり,図の右向きに水平方向の力T(大きさ 18 N)を加える とき,Fは[6] Nであり,aは(7) m/s° です。 A- T 36° 水平面 図 5-3 (b)

どれでもいいのでわかるのあれば教えていただけると嬉しいです。

2.2017年2月に, NASA が地球から約 39光年離れた恒星系「トラビスト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ビスト1まで光速の 80 %の速さで等速度運動すると仮定し!,以下の間 に解答せよ、ただし, 話を単純化するため,地球とトラピスト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ヶタとする. (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ビスト 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*,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 2.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、]

わかる方いたら教えて欲しいです。

2.2017年2月に, NASA が地球から約 39光年離れた恒星系「トラビスト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ビスト1まで光速の 80 %の速さで等速度運動すると仮定し!,以下の間 に解答せよ、ただし, 話を単純化するため,地球とトラピスト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ヶタとする. (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ビスト 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*,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 2.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、]