解析力学について質問です。(大学受験生です。) 以下の画像ようにx軸上に束縛された物体Aとそこから糸で束縛された物体Bがあり、初期条件はAの初速度v_A(0)=v₀、θ(0)=0です。この二物体はどのような運動をするのですか？ 問題設定自体は大学受験で出てくるようなもの... 続きを読む

A M X 18 m

全く手が付かないです。教えていただけると幸いです。

1. (1) プランク定数丸,真空中の光速c,ニュートン定数Gだけを組み合わせて,エネルギー,質量。 長さ,時間の次元を持つ定数を構成せよ.なおこれらはそれぞれ,「プランクエネルギー」, 「プランク質量」,「プランク長さ」,「ブランク時間」と呼ばれ,宇宙誕生の際や量子重力理 論を考える上で重要な役割を果たすパラメータであると信じられている。 (2) 上で求めた4つの定数の値を SI標準単位で求めよ、有効数字2ヶタで答えること。 注:解答自体はネット検索等で簡単に見つけられると思いますので,考え方や計算過程をきち んと示すこと、答のみ書いたレポートは評価しません。] 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!,以下の問 に解答せよ、ただし,話を単純化するため,地球とトラビスト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? 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キ,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 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、] 2 「つまり,宇宙船の発着に伴う加速·減速や方向転換の加速度などはすべて無視します。 2粒子の換算コンプトン波長の定義は、mをその質量として、入=ー 媒介する光子は質量なので、換算コンプトン波長は無限大となる。ごれは電磁力が長距離力(到達距離 = 無限大)である ことを表している。同じ理由で重力は長距離力であるので、(未発見だが)重力子も零質量であると考えられている。しかし ながら,強い力を媒介するグルーオンも零質量であることがわかっているが、授業で述べたように強い力は短距離力であっ て、原子核の大きさくらいしか力が届かない。これがどうしてかは難しい話なので、きちんと知りたい人は,量子力学を学 んだ後、大学院で QCDを勉強して下さい。 (自然単位系では、A=)例えば,電磁力を

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。

この解き方がどうしても分かりません… よろしくお願いします。

13. ねじを利用したジャッキは重い物体を小さな力で少しずつ持ち上げるのに使う機械で ある。この機械で質量600kgの物体を持ち上げるのに必要なアームの両端に加える力F を計算せよ、アームの全長を 60 cm, アームを一回転させることでねじの進む距離は1 cm として,仕事の原理を使って計算せよ,但し,重力加速度は 9.8m/s?, ねじの摩擦は無視 してアームの中心にねじは固定されているものとする。 答え F=15.6N 5800 7.8 F (00 -

答えまでたどり着けないのでよろしくお願いします。

8.質量1.6 kg 以上の物体を吊るすと切れる糸がある.この糸に質量 200g の小石を結び つけ,石から 40cmの所を持って水平面内で回転させた.この回転の速さを増してついに糸 が切れたときに,小石の速度 vはいくらか. 但し,糸は伸びないものとする。 答え v=5.6 m/s 40cn さすす AごI間

3枚目の(1.2.7)や(1.2.8)はどのように出てくるのでしょうか？

ホロノーム系と非ホロノーム系 拘束条件は一般に微分形で与えられる。 力学変数をa' (i=1~N) とすると, 拘束 条件は次のように表される: W。= Qai(z, t)de'+ ba(2,t)dt =D 0, (a=1~b) ここでaは拘束条件の番号を表す添字で, kは拘束条件の数である。aai と bail と時間tの関数で, aai(z,t) は aai(2', 2?, … … aN,t) の略記である. また同一項 で上付き添字と下付添字の現れる場合はその添字について和を取るものとする (和) 号とを省略).したがって, 上式ではiについて1から Nまでの和を取る。 Weのうちで独立でないものは落とし, Waはすべて独立とする.これら w。のうち で積分可能なものがあれば, その拘束条件を積分形で表す方が便利なことが多いそ こで,積分可能なものは積分し 9u(z,t) = Cu, (μ=1~m) と表そう.Cu は積分定数であり, m は積分可能な拘束条件の数である。積分可能で ない残りの拘束条件は W。 = aoi(x,t)de" + b。(x,t)dt' = 0 (0=1~k-m) となる。この場合, 力学系の拘束条件は (1.2.2) と (1.2.3) で与えられることになり, 自由度は N-kである. 3次元空間の中の n質点系の場合は,当然 3n-kとなる。 すべての拘束条件 (1.2.1) がすべて積分可能な場合,つまりk=mのとき, この糸 をホロノーム系 (holonomic system) といい, 積分不可能な拘束条件のある場合を非 ホロノーム系という。 ホロノーム系の簡単な例は, 1質点が2次元曲面上に束縛されている場合である。 例題1.1. 曲面上の運動 曲面への法線成分を n; とすると, 質点の運動は法線に垂直であるから, 拘束条件は w= n;da° = 0

マーカーのところがわかりません、どなたか教えてください🙇

7-2 遅延ポテンシャル これから,(7.7)の右辺の計算をする. その際, 第2項の処理には,深い物 理的洞察を必要とする.まず, その議論を紹介しよう。 電荷や電流は図7-1 に斜線で示した部分に分布しているとする. (7.7)の 右辺の積分領域として, 電荷や電流が分布している領域を内部に含む十分大 きな球を考え,その中心が電磁場を観測する点rであるとする.さらに, R=r-r' によって相対座標 Rを定義する.rが球面上の点の位置ベクトルであると

(1)の解説についてです。解説3行目と4行目にある点電荷とは原点のことでしょうか。

半径』の十分薄い球殻上に一様に電荷Q(> 0)(または面電荷密度の=Q/(4ra?)) が分布 しているとする.電気定数(真空の誘電率)を eo として,ガウスの法則を用いて,以下の 問いに答えよ。 (1) 球殻の中心(原点)から位置べクトルrの点における電場ベクトル Eの向きと大き さを求めよ。 (2) 原点から位置ベクトルrの点における電位のを求めよ。 (略解例) (1) 題意より,電荷分布は原点のまわりに球対称性をもっている.電荷は正であ るあるから、 電場ベクトル Eの向きは原点から外向きに放射状となる.点電荷を囲む空間 領域の境界となる閉曲面Sとして,点電荷からの距離rを半径とする球面S を考えて,ガウスの法則を適用する.原点について球対称性であるから,S 上のすべての点において,電場の大きさは同じで向きは外向き法線ベクトル と同じであるから,面積分が電場の大きさと表面積との積になる. 球殻の中心を原点とすると,閉曲面Sを考える場合,電荷が存在する半径 領域と存在しない半径領域に場合分けをして,ガウスの法則を適用する。

高校物理力学の問題です。 問5以降の問題で、物体1と物体2がどのような運動をするのかを含めて解説して頂きたいです。

物 理 I 図のように,点0を中心とする半径Rの円周の4分の1を断面にもつ中空円筒 と水平面を点Bで滑らかに接続した。水平面からの高さがんとなる円筒面上の点 Aから,大きさの無視できる質量 mの物体1を静かに放す。 水平面上の点Cには 大きさの無視できる質量 mの物体2を置き, これに質量の無視できるばね定数ん のばねを取り付けた。点0, 点A,点Bおよび点Cは同一の鉛直面内にあり, 物 体はすべてこの鉛直面内で運動するものとする。 また, ばねはこの鉛直面内で水平 方向にのみ伸縮するものとする。物体1と円筒面および水平面との摩擦は無視して よい。重力加速度の大きさをgとする。解答は全て解答用紙の所定の欄に記入せ よ。 0 物体1 R A h 物体2 OO ばね C B はじめ,物体2は点Cで水平面に固定されているものとする。点Aからすべり 始めた物体1は, 点Bを通過した後,ばねの右端に到達し,ばねを押し縮めた。 その後,物体1はばねの復元力により押し戻され, ばねが自然長となったときにば ねから離れた。このとき以下の問いに答えよ。 解答には, g, h, k, mおよびRの うち必要なものを用いよ。 ◇M4(436-33)

これの（2）の答えがω=√L/2gで（3）がr≦3/2√2Lになるんですけど誰かやり方を教えてくださいお願いします😭💦