この問題分かる人は完全解答を教えていただけると幸いです。担当の教授がわかりづらく自分で課題に5時間ほど取り組んでみたのですが、手も足も出ませんでした。 なので、協力してください

以下の課題に解答せよ。 結果だけでなく、計算の過程が追える程度の詳しさで途中も書くこ と、解答は A4 のレポート用紙に手書きで書き,スキャンして一つの pdf ファイルとしてア ップロードすること、この操作がしい場合には、ページごとに写真撮影して複数の jpeg あるいはJPg ファアイルとしてアップロードしてもよい。 これら以外のファイル形式で提出は 認めない。提出されたファイルが開けない場合には採点できないので注意すること、また。 答案の判読が困難な場合には、 採点上の不利益が生じることがある。 課題1, テキスト 26 ベージの章末問題 [4-3]の解答を示せ。 課題 2.(1)マr.(2) マirを計算せよ、ただし、r=n+切+k, r=Hであり,V'」=V (v) である。ヒント:『演算子について合成関数の微分を使えば,スマートな式展開ができる。 以上。

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

zに対する変分δI₁の出し方がわかりません、教えてください

2 一般相対性理論 i番目(i=1, 2, ……, N) の質点の座標を z"(ri) あるいは略して z(i), 固有時を T () は dz"(ri)ldriを表わす。 また g() とは gpola(i)) のことである。このI さて(2.43) の 2(i) に対する変分を計算してみよう.ここでながi番目の粒 となる。したがって Isは, 任意の座標変換に対してその値が不変, つまりス またその質量をmi とすると, この物理系の全作用積分Iはつぎのようになる: 27 ここでムは Iム=-2mcv-gm()P()E(Hdru (2.43) は次のようにかくこともできる: I、= -2mc||v-g()を()ぜ(みのー2(i)dzid"a. (2.43)) 1 Iはつぎの量である: =1 Jadu 1 1 I,= - 2cK. -g·Rd*a. (2.44) ミ 2cK, 一般にテンソルにV-gのかかった量をテンソル密度とよび, それをもとの テンソルと区別するために花文字で表わすことにする。特に上にでてきたRの ように,スカラーRにV-gのかかった量をスカラー密度とよぶ。 座標変換 →'に対してスカラーは R(x) = R'(x') であるが,スカラー密度は, V-gという量がついているために R(r) = R(®,.) (2.45) あるいは簡単に al2) という関係をみたす。 (2.45) から (e co)5 (2.45) R(x^)d*a' = R(2)d*x = スカラー カラーである。 子の固有時であることに留意すると

全部正しいようにしか思えません。教えてほしいです。

【問5)以下の文章は,運動学的に誤り、あるいは暖味な箇所を含んでいる。その場所を指摘し、その理由を書け。 (1) 一定の速さで運動しているので,加速度はゼロである。 (2) 正の加速度を加えたので,速さが増した。 (3) 速度が上向きなので,上向きに加速していることが分かる。 (4) 物体が円運動しているので,加速度は円の中心方向である。

流体力学の最初の最初、ラグランジュ微分のところでつまづいて困っております。 二枚目の？をつけた計算過程はどのような微分なのでしょうか？ よろしくお願いします。

の1 流れの運動学 8 1 = (u.V)u U のようにして得られた. 記号▽はナブラ (nabla) とよみ 0 鶏分(1.14) 0 マ= e』 + ey Oy 0z のように定義される演算子 (operator) であるす. ea, ey. Ez はそれぞれ』軸, 軸,2軸の正の向きに向かう単位ベクトル (unit vector) で, これらを基本ベク トル (fundamental unit vector)という。 式(1.12) の両辺を At でわって, At →0 の極限をとると,流体粒子の受け る加速度a(z,t) を求めることができ に Au a(x, t) = lim + (u-V) u(z, t) At→0 At Ot D -u(x,t) Dt となる.ただし D +u.V Ot Dt で,D/Dt をラグランジュ微分 (Lagrangian derivative),あるいは実質微 分(substantial derivative), あるいは物質微分 (material derivative) という。 Du/Dt= Ou/0t+ (u.V)uの右辺第1項は, 流体中のある点aをつぎつぎと 通過する流体粒子の速度の時間的変化の割合を表しており,局所加速度 (local acceleration) とよばれている. また第2項は,点cにある流体粒子がある瞬間 にその前後の流体粒子の速度差のために受ける速度の時間的変化割合で対流加 速度 (convective acceleration) とよばれている。 ラグランジュ微分 D/Dtは, オイラーの方法の意味で »とtの関数として表 された量,すなわち 「場の量」に対してのみ作用させることができる. なぜな ら,その定義式(1.16) の右辺は, 独立変数を αとtとするときの偏微分0/0tと ▽によって構成されているからである. aとtの任意関数 f(z,t) のラグラン ジュ微分は,式(1.15) を導いた過程から理解できるように, 流れに伴う f(x.t) の時間的変化の割合,すなわち, 流体粒子の軌跡に沿っての f(z,t) の時間的変 化の割合を表す。 十演算子▽をスカラー関数f(a)に作用させて得られるVfは, f の勾配 (gradient) とよばれ る。▽をスカラー関数に作用させたときは▽の代わりに grad という記号を使ってもよい。す なわち, ▽f=gradf. 後に述べるように, ▽をベクトルとみなしてベクトル関数に作用させ る(内積をとる)ときは, 記号 gradは使わない、ただし、式(1.13) の▽は grad を使って書 くことができる。

(2.1.1)をどのように展開すれば(2.1.4)になるんでしょうか

2.1 ラグランジュ形式 解析力学の2つの形式,すなわちラグランジュ形式とハミルトン形式についてその 特徴を述べ,両者の関係を考察するのが本章の目的である). まず,ラグランジュ形式から始める. ラグランジュ形式は独立変数として一般座標 g'を用いて記述されるが, ラグランジュ関数Lはgとずで表される。そして, 外的 拘束条件のない場合は, ラグランジュの運動方程式は前節で述べたように d OL TO = 0,(i=1~ N) dt(0g Og' である。これは gi の時間に関する2回微分方程式であり, 一般には N個の独立な方 住式糸である.したがって, これらの方程式を解いて運動を求めるとき, 初期値 g' と 9の両方を指定して運動が一義的に決定される. すると, 力学系の状態を指定するの は9とであるといえるから, g'とがとを変数とする空間を考えると都合がよい。 このような2N 次元空間を状態空間、あるいはハミルトン形式の位相空間(phase *pace)と対応させて, 速度位相空間(velocity phase space)という。 そこで,速度位相空間の座標を(g',g) で表すことにする.は速度 に対応す る変数であるが, gi は一応q' とは別ものとして扱い, q' の時間微分であるfと区別 注*)本章以下,ラグランジュ関数 Lおよびハミルトン関数H は時間を陽に含まないとする.時間に 顕わに依存する場合も, OL/0tの付加項が付くだけで, 以下の考察は本質的に変わりはない。 15

(3.1.15)のvには「’」は付かないんでしょうか？

92 3 相対論的力学 3.1.2 4元速度 (3.1.4) から (あるいは (3.1.1) の両辺の微分をとった式から) 開博ー22計2半SP2。 の (3.1.13) が得られることに注意しよう- これから -ょ(9 *(約(9の -[-き|(間し (⑳l ーー( agP カー( ) み (ご:⑦) 3.1.12) が得られる. 左辺と右辺の値が等しいこ AS との量はロー レンツ変換しても値が変わちらないのでローレンツ人不変 (Lorentz invar- iant) であるといわれる. また, 同じくローレンツ不変な ーーを (⑥alm) を速さ z(7) で運動する粒子の固有時 (proper time) という. (3.1.5) を (3.1.9) の平方根で辺々割れば。 まず が出るから 1 が得られる. こ に 1 のx 2ヶ 届コは (3.1.16) の⑳ のz とおき, K/系の がついた量を同様に定義みれば

(8.3)の2つ目の等号ってどのようにして計算しているのでしょうか

S8 境界値開是 へWX) = ーニZ) 113 8.2) を解かなくてはならない. この場合, 真電荷の空間的分布 のz(*%) はあたえられた ゃのとする. もし, 上の方程式が解けたならば, 導体表面 S 上の表面電荷の刻 度分布 o は の 三e婦・72 ーe有(⑤) 8.3 であぁあたえられる. ここで 2 は導体表面に外向きにたてた法線方向の単位ベクト ルであり, み による微分は z 方向への方向微分である. (8.3)は, 容易にわかる ょ5K, Gauss の法則 (4.10) を導体表面上の微小部分に適用したものである. ⑱.1) ぁるいは (8.2) の偏微分方程式を, 問題に適した境界条件のもとに解くこ とは, 特殊の場合をのぞいては一般に困難である. そして個々の問題に対 して, 幣珠な数学的技巧を工夫する必要があり, それらは物理学の問題というよりも応 用数学の問題でもるといってもよいであろう. ここでは, 物理学の他の領域にお いてもよく利用される, なるべく 一般的な方法についてのみ概説するにとどめる・ 等角写像法などの特殊な方法に興味のある読者は, その方面の専門書を参照され たい. 1) 鏡像決 (method of imageS) 人 間内に点電荷と導体とがある場合を考えてみよう. このとき, mn さる

なんでこのオレンジのところの角度もθになるのですか？

この求め方ではダメな理由を教えてください。

AA 問19 高さ ヵ[m] の位置から質量 w。 [kg] の小物体 A を静かに放すと同時に、地 面から質量 ms [kg の小物体 B を鉛直上訪に速さ oo 思/ GBS と(のNe | つの小物体は同時に地面に到達した。ただし、重力加速度を 9 [m/] とする。 カ (2013 年センター試験履) (1) 小物体 A と B の速度をそれぞれ oA、os と して運動方程式を立てよ。 (2) 時刻#における、小物体A と B の速度 o。ム、om を求めよ。 (3) (2) より、時刻 : における、小物体 A と B 位置 zA、zg を求めよ。 (4) %ぬ はぁでどのように表されるか (同時に地面に到達した という条件を考える) 。