強制外力を伴う減衰振動の微分方程式に関する問題です。どなたか分かる方解説していただけると助かりますm(*_ _)m ※複素数での解法に依る必要があり、2枚目の写真が(ⅰ)で示したい微分方程式に当たります

問題: w, Y は0ハ<wを満たす定数で、w' = Vu?-?とする。いま、時刻tを独 立変数とする複素数値を取る関数2(t) が、微分方程式 F(t) ミ= (iw' -)2+ iw! を満たすとしよう。 ただし、F(t) は既知の実関数とする。 (i) 2(t) の実部を a(t) とすると、z(t) は減衰振動に強制外力が加わった場合の運動方 程式を満たすことを示せ。 また、このとき : (t) の虚部は何を表すか。 (ii) 微分方程式(1) を定数変化法によって解き、その実部を計算することで、初期条件 2(0) = 2o, £(0) =D vo を満たす解α(t) を求めよ。 (F(t) を含む既知の関数の積分 で書けていればよい。)ただし、iや Re などを含まない、 実関数のみを含む式とし て表せ。 (ii)?=0かつ F(t) = Fo cos S2t の場合の解 z(t) を求めよ。特に2=w の場合にはど うなるか調べよ。

強制外力を伴う減衰振動の微分方程式に関する問題です。どなたか分かる方解説していただけると助かりますm(*_ _)m ※複素数での解法に依る必要があり、2枚目の写真が(ⅰ)で示したい微分方程式に当たります

問題: w, Y は0ハ<wを満たす定数で、w' = Vu?-?とする。いま、時刻tを独 立変数とする複素数値を取る関数2(t) が、微分方程式 F(t) ミ= (iw' -)2+ iw! を満たすとしよう。 ただし、F(t) は既知の実関数とする。 (i) 2(t) の実部を a(t) とすると、z(t) は減衰振動に強制外力が加わった場合の運動方 程式を満たすことを示せ。 また、このとき : (t) の虚部は何を表すか。 (ii) 微分方程式(1) を定数変化法によって解き、その実部を計算することで、初期条件 2(0) = 2o, £(0) =D vo を満たす解α(t) を求めよ。 (F(t) を含む既知の関数の積分 で書けていればよい。)ただし、iや Re などを含まない、 実関数のみを含む式とし て表せ。 (ii)?=0かつ F(t) = Fo cos S2t の場合の解 z(t) を求めよ。特に2=w の場合にはど うなるか調べよ。

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)

マーカーの部分がいまいちわかりません、教えてください🙇‍♂️

(2) 2状態系の状態間の転移 ここで(1)で与えた運動法則にもとづいて, 古典力学ではみられない量子力 学特有の現象である状態間の転移について説明しておこう. いまある体系,例 えば水素原子を考えて,その系のハミルトニアンを自(0)とする.はじめこの 系が白(0)のある固有状態にあり,そこに外部からの何らかの作用が加えられ ると,その系は他の固有状態に転移する. このとき,古典力学の場合には, 系 の初状態から終状態への転移の途中の過程を精細に追跡してゆくことができる が,量子力学の場合には, 重ね合わせの原理によってそのような追跡は不可能 であり, われわれの知りえるのは, それらの状態間の転移確率だけである.い ま,外部の作用をポテンシャル立で記述すると, これを含めた全系のハミル トニアンは自=自(0)+立で与えられる.そして,このハミルトニアン自で記 述される全系の状態ベクトル |(t)>の時間的変動は,運動方程式(5.2)によ って記述される. (5.4)では, I(は)>を自の固有状態で展開したが, ここで はH(0)の固有べクトル|n>を用いて 1p(t)>= EIn>a,(t) (5.14) n と展開する.その理由は, いまの目的が状態 ¢(t)>において, 系をH(0)の固 有状態| m>に発見する確率 |am (t)12を求めることにあるからである.(5.14)

1枚目の1番下にある式の2項目がゼロになるところと、2枚目のハミルトン関数の計算がよくわかりません、どなたか教えてください🙇‍♂️

例題 6.1. 電磁場 電磁場の4元ベクトルポテンシャルを Au (μ=0~3) とすると, Daのaに当るも のは μである。ラグランジュ関数は L F, uwFw (6.2.16) Fu = Oμ A, (2) - d,A,(x) (6.2.17) で与えられる。作用積分は / u4.0.A)は%= 1d2(m p) J= -F (6.2.18) この変分から,ラグランジュ方程式は (6.2.6) によって次のように導かれる。 1 0Fpa 1 0F。。() 20A,μ(x) Fpo (2) + Fpo (2) = 0 20A(z)

基本例題のTの過程を教えてください🙇‍♂️

44 1章 力と運動 基本問題 89, 90, 99, 100 87.物 図のように,水平面上に置かれた質量 M[kg]の物体A に軽い糸をつけ, 軽い滑車を通して他端に質量 m[kg]の物 体Bをつり下げたところ,A.Bは動き始めた。このとき のA, Bの加速度の大きさと、糸の張力の大きさを求めよ。 ただし、重力加速度の大きさをg[m/s°], Aと面との間の 動摩擦係数を μ、とする。 基本例題14) 連結された物体の運動 M(kg] を加 A 定の とす ilkg B |m 88. NA → T 指針 A, Bは糸でつながれたまま運動す A ケ るので,両者の加速度の大きさは等しい。また, それぞれが糸から受ける張力の大きさも等しい。 各物体が受ける力を図示し,物体ごとに運動方程 式を立て,連立させて求める。 F 大 トTB オ Mg 解説 糸の張力をT[N], Aが受ける垂直 ヒ mg 抗力をN[N], 動摩擦力を F'[N]とすると, A, Bが受ける力は図のようになる。 Aが受ける鉛直 方向の力のつりあいから, N=Mgであり, 動摩 擦力 F'は, F'=μ'N=μ'Mg A, Bのそれぞれの運動の向きを正とし, 加速 度をa[m/s°]とすると, 運動方程式は, A:Ma=T-μ'Mg B:ma=mgーT …2 89 式の, 2から、 m-μ'M m+M 9[m/s"], T=- (1+μ) mM -g[N) Q= m+M 基本問題 T JU

教えてください。どちらか片方だけでもわかる方お願いします。

4 問題1 coshoニーーニー という置き換えを考える。 Vi-き (1) 回度ゃ= ctanhp を憩明しなさい。ローレンツ変換 (16) を上の置き換えを用いて書き換えな さい。 (2) パラメータ : カーctanh gi、パラメータus bo 王ctanhus というローレン ツ変換を続 行ったとする。これらの速度の合成昌を求めなさい、 光吉以下 加 さでのいかなる連度を合成して も光連を超えられない (us < c) ことを示しなさい、 必要であれば次の公式を用いてよい : cosh*aーsinh*a一1 tanha王sinho/cosho、. tanh(e+エニー(tanha+tanh8)/(1二tanhatanh8)

質量mの物体を質量が無視できる糸で吊るした。糸を張力Tで鉛直上方に引っ張ったところ、物体は加速度aで上昇した。重力加速度をgとするとaはいくらか。 解く過程を教えてください お願いします

1が⑤で2が③ですがなぜこれが成り立つのか分かりません 教えてください

了 軸上を運動する物体がある。 この物体の時刻(における座標を z(0) とし、またテ 方向の連度を e(0 と する。この物体の ァ 方向の加連度が、c(0) = 1 +e(() と表されることが分かっている。ただし、! およびっ は正の定数である。 この物体は、時刻+= 0において、r(0) = zo にあり、遂止していた。 以下の間に答えよ。 1 の物体の時刻# における 方向の加度 () を求めるための積分は MaBal と生えられる。 @O ce ⑧8 2⑧?Y⑨ 65@⑨cの<@ zo@⑨ w

(c)、(d)、(e)を教えて欲しいです。

5. 断熱壁でできた体積一定の筒状容器の中に、断熱壁[ をはさ んで気体 A と気体 B を充填した。壁L は、固定をはずすと動 くことができ、容器の壁との間の最大静止摩擦力は無視できる ほど小さいが、 動摩擦力は有限であるとする。断熱壁L はほか と熱のやり取りをせず、体積変化もないため、その内部エネル ギーは変化しない。 はじめ、壁[は固定してあって、気体 A が気体Bより高圧だっ た。その後、壁L の固定をはずした。それから十分時間が経 つまでの間に、気体 A がした仕事を IA、気体 B がした仕事 を Im、壁t と容器の壁の間の摩擦のために発生した熱を O、 気体 A、 Bの内部エネルギーの増加をそれぞれ AO。, AOs とす る。なお、摩擦熱 〈 は、半分が気体 A に、残りの半分が気体 B に与えられたとする。また、摩擦で壁が削れる効果 (やその ための壁物質の内部エネルギーの増加) は無視できるとする。 以下の問いに答えよ。なお、例えば。. b. d. e.c のように順番 を変えて答えてもよい。 断熱壁でできた体積一定の容器 ど」 固定をはずすと左右に動ける断熱壁 L (。) TPA、 TTm の符号をそれぞれ答えよ。 (b) AC、 を、 II、 と 〇 を用いて表せ。 同様に、 AOs も求めよ。 17 (c) IWA| と Is| は等しいか。等しくない場合はどちらが大 きいか答えよ。理由 (または導出過程) も書くこと。ただ し、壁Lt が受ける動摩擦力は十分大きく、壁は一方向に しか動かなかったとする。 (d) AA + As は、正、負、ゼロのいずれであるか、理由を つけて答えよ。 (e) ⑦ を、IT^A と Im を用いて表せ。