2023年高二1月進研模試の大門5の(1)の運動量の問題なのですが、初速度vを与えただけであってなぜ壁に衝突する直前も小球の速度がvとなるのですか？ 等速運動って問題文に書いてないのですが

この問題の下線部がどのように変形したらこの答えになるのかがわからないので教えてください

May 解答 (1) Aから見たBの相対的な速さの意味 を考えてみると, 右図に示したよう にBがAから速さ u [m/s] で負の向 きに遠ざかっていることがわかる。 したがって UB - VA=-u (2) 地上の観測者から見た運動量の保存を考えると 「mivı+m202=mvi'+m202′」より 2 (M+m)v=mva+ MUB よって 分離後 B V₁=v+ Mu M+m UBI VA I (1)の結果より UB = UA-u を代入して (M+m)v=mv₁+M (VA−u)³ =(M+m) vª−Mu [m/s] ･正の向き A D UB Aに対す Bの相対 (大きさ

この問題の下線部のところがどうしてこのように変形できるのかがわからないので教えてください。

May 解答 (1) Aから見たBの相対的な速さの意味 を考えてみると, 右図に示したよう にBがAから速さ u [m/s] で負の向 きに遠ざかっていることがわかる。 したがって UB - VA=-u (2) 地上の観測者から見た運動量の保存を考えると 「mivı+m202=mvi'+m202′」より 2 (M+m)v=mva+ MUB よって 分離後 B V₁=v+ Mu M+m UBI VA I (1)の結果より UB = UA-u を代入して (M+m)v=mv₁+M (VA−u)³ =(M+m) vª−Mu [m/s] ･正の向き A D UB Aに対す Bの相対 (大きさ

この問題の下線のところがどうしてこのように変形できるのかが分かりません。なので教えてください。

(2) 小物体が板に対して静止するまでの間 に,小物体が板から受ける動摩擦力の大 きさは m mvo M+m F=μN=μmg ‥. ② 小物体の運動量の変化 = 小物体が受けた力積 が成りたつので mv-mv=-Ft これに, ①,②式を代入して |-mv=-μmg・t =-uma-t Mvo je (M+m) g ゆえにt=- 2 a F よって N (垂直抗力) Mmvo M+m mg =μmgt P

問3の問題で、右向きに速度uを置いたので、設問の設定時にはuが負の速度として出てくると思ったのですが正でした。 なぜでしょうか？ 教えてください🙇‍♀️

図のように、滑らかな水平面上に,質量Mの小物体Bが置かれ, その右方には, ばね定数kの軽い ばねが取り付けられた質量mの小球Cが置かれている。 いま, Bの左方から質量mの小球Aが速さvo でBに向かって運動し衝突した。 A, B, C の運動はすべて同一直線上で行われ, 空気の抵抗は無視で きる。また, A,B間の反発係数はe として,次の問に答えよ。 ただし,速度, 力積等のベクトル量は, 図の右向きを正とする。 A 10 (5 m-eM m+M 1 mvo ⑤ 衝突直後のA,Bの速度をそれぞれ”, Vとする。 これらを求めよ。 1 2 (5 -Vo m eM m+M m(m-eM) m+M V 5) V. ③③ -mvo -Vo 6 3 問2 衝突の瞬間, AがBから受ける力積を求めよ。 mM m+M (6 20 mM k(m + M) ハイレベル物理 前半 第4講 チェックテスト DV√TH OV√ m ① V. ② V. k m+M em - M m+M 6 (③3) -Vo em m+ M M V k -Vo (4) 6 V M(em-M) m+M -V (7) V (4 m m+M B -Vo M (1+e) M m+M -Vo 問3 Bがばねと接触している際, ばねが最も短くなるときのBの速度を求めよ。 M 10 2 V m+M m m+M fetal. 問4 問3のとき, ばねの自然長からの縮みはいくらか。 -Vo mM √k(m-M) 4 3 V m+M V k -V 3 (1+e)mM (m+M)2 -Vo mM m+M V (1+e) mM m+M 8 5 4 V ⑦V ooooo -V0 (1+e) m m+M Vo (8) -Vo (1-e) mM (m + M)² m-M k m √k (m + M) V C (1+e)mM m+M ⑧V m 4 Vo M √k(m + M)

x方向は力積なしの意味がよく分かりません。 教えてください🙇🏻‍♀️

チェック問題 2 固定面との斜衝突 質量mの小球を自由落下させ,傾き 30° のなめらかな斜面に衝突させたところ, 20 水平にはね返った。 衝突直前の速さを v として,次の量を,( )内を用いて表せ。 * (1) 衝突直後の速さ” (vo) * (2) この衝突の反発係数e (3) 斜面から小球が受けた力積の大きさI(m,vo) 解説 (1) なぜそのように分けるので すか? 500 m (2) 方向のみに注目して,e= どうしたらよいのか, はじめの一歩がわかり ません。 30° まずは,斜面と平行成分 (3軸), 垂直成分 (y 軸) に速度を分解して, 前中後の図をかくよ。 001 y SOD CIT y軸と逆向き ① を代入して、Iについて解くと, I = Vo それは、図のように, x 軸方向には全く 力積を受けない(重力の力積は衝突時間 が短く無視できる) から, 運動量が保存す ることと,y 軸方向は衝突面と垂直だから, 反発係数eの式が使えるからだよ。 x 方向のみに注目して、《運動量保存則》(p.139)より, 001 mvo sin 30°= mv cos 30° 09.00 1 (m) coll V₁ (m) 2 -mvo √3 標準 6分 Vo ① ( ① より ) 30% V よって、 v= v sin 30° 1 Vo cos 30° 3 (3) 方向のみに注目して,〈力積と運動量の関係》(p.137) より, mvo cos 30°+ I = musin 30° x軸方向は 力積なし 30° 30% 457- x

この問題でy軸方向に力積があるのもよくわかんないし、X軸に力積がないのもよく分かりません、、 詳しく教えてください！！

チェック問題 2 固定 質量mの小球を自由落下させ、傾き30° のなめらかな斜面に衝突させたところ, 水平にはね返った。衝突直前の速さをひ として、次の量を,( )内を用いて表せ。 (1) 衝突直後の速さひ (vo) 場 x (2) この衝突の反発係数e (3)斜面から小球が受けた力積の大きさⅠ(m,vo) 解説(1) なぜそのように分けるので すか? mv, sin 30°: まずは,斜面と平行成分 (x 軸), 垂直成分 (y 軸) に速度を分解して、 @‚ Ð, ®nºħħ<£o 500153 y dos どうしたらよいのか, はじめの一歩がわかり てません。 (②2)方向のみに注目して, 軸と逆向き それは,図のように, x 軸方向には全く 力積を受けない(重力の力積は衝突時間 が短く無視できる)から, 運動量が保存す ることと,y 軸方向は衝突面と垂直だから, 反発係数eの式が使えるからだよ。 æ方向のみに注目して、《運動量保存則》(p.139)より, ・① 30° = mv cos 30° よって, v= -Vo e = = 1 /3 V (m) ① を代入して,Iについて解くと, I = - 2 √√3 Vo Vo mvo m ひsin 30° 1 Vo cos 30° 3 (3) 方向のみに注目して、 《力積と運動量の関係〉 (p.137) より , mucos 30°+ I = musin 30° (①より) 答 30% CC 軸方向は 力積なし 30° 30% XC

重量は撃力ですか？ 運動量保存則を考える時、鉛直成分では保存則は成立しませんが、それは重量が撃力の一瞬だからでしょうか？ 逆に水平成分を移動する小物体に摩擦力が働くときも、初めに非常に短い時間で小物体を押してそれ以降、勢い付けをひなければ運動量保存即は成立しますよね。 教え... Read More

量子力学の問題です。 わかる方おられませんか

2. 外部磁場中の荷電粒子の量子力学、 Landau 準位 ベクトルポテンシャル A(t,x)、 スカラーポテ ンシャル (t,x) がある3次元空間の中を質量m、 電荷eをもつ荷電粒子の運動を考える。 その運動量 をp、 位置座標をェとすると、 荷電粒子を記述するハミルトニアンは以下で与えられる。 1 H(t, z,p) = -(p- eA(t, x))² + eo(t, x) 2m (1) (1) この荷電粒子を表す波動関数を重(t,x) としたとき、 確率密度と確率の流れの密度は、ベクトルポ テンシャルがない (演習問題No.1の) 場合に対し微分∇を 「共変微分｣Dに置き換えることで 得られることが知られている。 p:=²=v*v, J:= {*D-(D)*} ここで、 2m D:= V-ie A, +∇ ･J=0が成立することを示せ。 とおいた。このとき、連続の方程式 (2) 電場E = -Vo-b と磁場 B = ∇×4が次の(ゲージ) 変換で不変であることを示せ。 at 以下電場はなく、静磁場のみがある場合を考え、磁場が向いている方向を軸とする: B = (0,0,B) Əx AA'′=A_∇入, 中→d=6+ at ここで、 入 = \(t,x) は任意のスカラー場である。 さらに荷電粒子の波動関数も同時に →=e-ie (5) と変換させた場合、 Schrodinger 方程式場=H(t,x, l∇)が変換した場に対しても同様に成 立することを示せ。 A = (0, Bx, 0) にとって、とzに依存しない波動関数 (x,y) を調べる。 (2) このとき、トの取りうる範囲を求めよ。 (3) この背景の下で縦と横の長さがLz, Ly の長方形状の十分薄い平板を0に {(x,y)|0 ≤x≤LT, 0≤y≤Ly} (7) のように置き、この平板内に束縛される荷電粒子の運動を調べる。 このとき、以下のように、ベクト ルポテンシャルを Landau ゲージ (8) (4) このことを、Schrodinger 方程式がゲージ変換のもとで共変性をもつor 共変的である、などという。 同じ量子数をもつ状態がなす部分ベクトル空間の次元のことをその状態の縮退度と呼ぶ。 (6) (3) 波動関数 (x,y)=(x)eikyのように変数分離して荷電粒子に対する時間に依存しない Schrodinger 方程式を解き、 固有関数とエネルギー固有値を全て求めよ。 ただし、演習のプリントで与えられ た特殊関数は説明なしに用いて良いものとし、 規格化も行わなくて良い。 (4) 波動関数 (x,y) は方向に周期境界条件を満たすとする。 v(x, y) = v(x,y + Ly) (5) 基底状態に対しょ軸の位置演算子の期待値 (z) をe, B,kを用いて表わせ。 また、 位置演算子の期 待値が平板内に存在する条件から、 基底状態の縮退度を求めよ。

わかる方おられないですかね。

[6] 半径 R の仮想的な星を考え、密度は中心からの動径rに関わりなく一定であるとする。 星 をつくる物質が古典的で非相対論的な理想気体の水素であるとして、 星の構造の方程式を解 き、圧力を動径の関数 P(r) として求めよ。 ただし境界条件を P(R)=0とする。 (ヒント: この場合関連するのは、 質量保存の式と運動量保存の式である。) [7] 恒星の光度Lが質量M L M4 の関係にあると仮定して､ 質量 1.4M の星と 0.70M o の星について、 輻射が最大になる波長を概算せよ。 ただし、 太陽質量 (M)の表面温度は TE = 6000K とする。 (ヒント: ヴィーンの法則を利用せよ。)