２質点系モデルの問題です 学んでいる人少ないと思いますが分かる方教えてください🙇‍♀️

B. 図に示す2点系モデルにおいて,各質点の質量を,m, 水平剛性をk, k, 水平変位をとした場合、以下 の問いに答えなさい。 1. 図の2質点系モデルの振動方程式を導きなさい。 2. 図の2質点系モデルの質量及び剛性が以下のとき、各モードの固有周期を求めなさい。 m=100 ton, m₂ = 100 ton, kx=3000kN/m2=2000kN/m mz k₂ m k₁ 3.各モードの固有ベクトルを求め, 固有ベクトル図を描きなさい。 なお, 1層目の固有ベクトルの大きさは1.0 とする。

マンサスの法則の問題です。 解いてみましたが、1問目からつまずいています。 1問目から最後まで教えていただきたいです。

1. ソ連 (現: ロシア)の人口は1959年には2億900万人だったか、 割合で指数関数的に増加していくものとして概算された。 その概算式は、 dP =kP dt と表される(k=0.01)。 このとき、 1959年以降の予測人口を求めよ。 1970年の予 測値はいくらか? また人口が1959年の1.5倍になるのはいつか? pt P(t) = Poche: 2.09×108 (10.01) e 0.01+ 1959年 11午後 1970年 10.017" P(1)=2.09×108 (1+0:01)11 0.01×11=0.1 2.3317×108 229 よって 11年後の1970年は約2億3317万人 人口が1959年の1.5倍になるのは 2.09×108× ×1.5=3,135×108人 2.09×108c(1.01)と =3.135×108 1.01t=1,50 2. ニュージーランドの人口は以下の表のように与えられている。 年 人口 1980 3.13 × 106 1985 3.26 × 106 人口増加率 (1) 微分方程式が1. と同じ形式となるとき、 上の表をもちいて係数の値を計算せよ。 3.26 - 3.13 0.13 0.026 1985-1980 5 0.026×100=2,60(%) よって K= 2.60 (2)また、1935年, 1945年, 1953年, 1977年の人口を予測し、以下に与えている実際の データと比較せよ。 さらに、モデルの妥当性について考察せよ。 人口 (モデル) 年 人口 (実際) 1935 1.491 × 106 1945 1.648 × 106 1953 1.923 × 106 1977 3.140 × 106 P(t) = Pocht_1.491×10°e 0.0137 係数の値を計算 1.648 - 1:491' 1945-1935 0.157 10 =0.0157

お助けをm(_ _)m

B 【問5】 (第1回レポート 【問4】 の続き) 図のように, 温度 T の環境下で、 取手のつ いたピストンがある容器の下側に物質量 n の理想気体が封じ込められていて, 容器の 上側は真空になっている. 気体は容器を通して外界との熱のやりとりは自由にできる ものとし、ピストンの質量は無視できるほど小さく, 滑らかに動かせるものとする. ピ ストンの取手の上におもりをのせてあり, 気体の体積はV」 となっている. 以下の 問いに答えよ. (i) おもりAがのっている取手の上に, 追加でおもりBをのせるとピストンはさら に下降し、しばらくしたのちピストンは静止して気体の体積がV2 となった. こ の状態変化に伴うエントロピーの変化量 AS1 2 を求めよ. (ii) おもりBだけを取り除くと, しばらくしたのち気体の体積は V1に戻ってピストンは静止した. この状態変化に伴うエ ントロピーの変化量 AS2→1 を求めよ. (iii)(発展問題) (i) (ii) それぞれの過程でのエントロピー生成 7 Sgen1→2, Sgen2→1 を求め,これらの過程の可逆性を論 じよ. (iv) (発展問題) おもりAがのって熱平衡である状態1と, おもりBがのって熱平衡である状態2の間における, ヘルムホ ルツの自由エネルギーの差 AF1→2= F2 - F1 を求めよ. (v) (発展問題) 状態変化 1→2の間に, おもり AとBの位置エネルギーが気体に与えられる. これと (iv) で求めた AF1 2 との差は何を表しているのかを議論せよ. *4 ガソリンエンジンの熱力学的モデルとされるサイクルである. C→Dが可燃性混合気の圧縮, DAが燃焼, AB が膨張, B→Cが排気・吸気 に対応する. DAにおける吸熱は温度 TA の熱源から, BCにおける放熱は温度 T の熱源へ 瞬間的に行われるものとする, *5 仕事は、体積変化に伴って圧力がするものだけとする. *6 実際のガソリンエンジンでは,過程DAでのエネルギー流入は, 熱源 A からの熱流入ではなく、 ガソリン燃焼によるエネルギー流入である. Q *7 過程 A B において, 温度 T の熱源から熱Qを受けとるとき, Sgen = (SB-SA) - T

物理です． 2番と4番を教えてください。 よろしくお願いします

応用物理II R4:課題1(担当:挽野真一) 間1 図1に示したように、バネ定数kの2つのパネ につながれた質量 m のおもりが床と接している場 合を考える。おもりがつり合いの位置から x だけ ずれたとする。原点0をつり合いの位置とすると 点0からxだけずれたとき、おもりと床との間の 摩擦力を無視するとして以下の問いに答えよ。 imm X 0 図1 バネ定数 kの2つのパネに質量 mのおも りがついている。. (1) おもりの運動方程式を立てよ。 (2) (1)の運動方程式の一般解を求めよ。 (3) 初期条件として、時刻1=0 のとき、x(0) = 0, dx =%を満たす解を求めよ。 問2 図のように、パネ定数kのバネに質量 m のおもりをつけた。バネが つり合いの位置にあるとき、おもりの位置は yo であった。おもりの位 置がyになるまで下に引っ張って、おもりを静かに放した。以下の問い に答えよ。ただし、重力加速度をg、空気抵抗は無視できるものとする。 (1) おもりの運動方程式を立てよ。 (2) (1)で立てた運動方程式の一般解を求めよ。 (3) おもりの速度がゼロとなる時刻を求めよ。 Yo y 問3 直線状に2つの同じ原子が結合している水素 H2 分子の振動現象を考える。ここでは、簡単のた め原子間の結合はバネ定数kのバネで結合されているとし、水素の質量を m として以下の問いに 答えよ。重力の影響は無視してよい。 (1) 図に示すように各原子が変位しているとして、各原子の運動方程式を立てよ。 (2) (1)で立てた運動方程式から分子の角振動数を求めよ。ただし、分子の重心は静止しているとし てよい。ヒント:原子間の相対運動を記述する運動方程 式に変形すると単振動の式と同じになる。 (3) エネルギー等分配則によって、温度 T の熱エネルギ ーkT/2 が振動のエネルギーになっているとして、その時 の振幅を求めよ。 水素 水素 imó X。 図、水素分子の古典モデル。 間4 質量mの質点がx軸方向に保存力Fを受けて運動するとき、質点の運動方程式は mx= F と与えられる。この運動方程式から力学的エネルギーが保存することを示せ。 00 m

この問題はただ代入してるだけなぼですが、どの様に計算しているか教えて頂けると嬉しいです

|重要 基本問題9.4- 水素原子モデルについて考えよう.陽子と電子の2体問題は, 換算質量 μの仮想 粒子についての1体問題とみなせるから,シュレディンガー方程式の動径成分は (1 d° r dr? e? R(r) = ER(r) 2μ 2ur2 で与えられる。 ?()rが大きいところでは, R(r) は次のように振る舞うことを示せ。 -2uE R(r) ~ exp h2 (2) p=V- 12 =8μE T, 入= %()とおいて無次元化し,(1) の方程式が dR 2 dR dp? p dp p2 R=0 4 と書き換えられることを示せ

解法を教えてください

課題1.区別可能な N個の原子からなる固体を考える。 各原子が角振動数 wで振 動しており、系全体のエネルギーEがMを整数として E Nhw + Mhw と表される場合、エネルギーと系の温度Tの間に次の関係式が成立すること を示せ。(kgはボルツマン定数) E=N hw + ehw/kaT _1

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。

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、地球からトラピスト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,宇宙船がトラピスト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?

教えて欲しいです。ローレンツ変換の公式使って貰えると嬉しいです。

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、地球からトラピスト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,宇宙船がトラピスト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?

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、]