どなたかわかる方おられませんかね。

2. 電子の内部状態を考察するため、 次の交換関係を満たすエルミート演算子 S1, S2 S3 を考える: [SS2]=iS3 [S2,Sa]=iS1 [S3.Si]=iS2. (1) S2 = S} + S2 + S7は任意のSi (i=1,2,3) と可換であることを示せ。 (2) St:= S1 ±iS2(複合同順) とおくとき、 次の交換関係を示せ: [S3, St] = ±S土 [S+,S_] = 2.S3. (3) |+) を Ss+) = -+), S+|+) = 0 を満たす S3 の固有状態とする。 この状態 (+) は の固有状態 となることを示しその固有値を求めよ。 (4) |-> を |-) := S_+〉 で定義する。 この状態 |-> は S3との同時固有状態となることを示しそれ らの固有値を求めよ。 またS_|-> = 0 を証明せよ。 (5)以上のような演算子と状態の組が2種類あるような合成系を考える: {${",|a}(1)}== }i=1,2,3,a=11 {S(2),\3)(2)}i=1.2.3.83=±ただし、S^^) と S(2) は全て可換であるとする。この合成系における任意 の状態は、(a) (1) (3) (2) (0, 3=±) の4種類の基底ベクトルで表され、 合成されたスピン演算子 SiS(1) + S(2) (i=1,2,3) はこの合成系の状態に Sila)(1)(3)(2) = (${1/(a)(1)(3)(2) +a)(1)(S{(2)(3) (2)) のように作用する。 この合成系における S3, 32 の同時固有状態を上記の4種類の基底ベクトルの 線型結合で表し、それぞれの固有値を求めよ。 ただし規格化は行わなくてもよい。

物理の力学の問題について質問です。 過去問を解きたいのですが全く答えが分からないため、解いて頂けないでしょうか？

物理学 ⅡⅠ 期末試験 問題用紙も回収します。 選択式の問題は、正しい選択肢を記号で記すこと。 記述式の 問題は､解答だけではなく、 解答に至る考え方も書くこと。 ベクトルはそれとわかる よう書くこと. ① 質量mの質点の位置ベクトルを、運動方程式を Fとする｡ (1) 質点の原点のまわりの回転の運動方程式を導出せよ。 (2) 外力Fが中心力のとき、 角運動量が保存することを示せ。 (3) 質点が (x,y) 平面内を運動する場合、 原点のまわりの角運動量を極座標 (r, Φ) を用いて表せ。 2② 軽い針金でできた一辺lの立方体の枠がある。 1つの頂点に糸をつけ、隣接す 頂点P1, P2, P3 にそれぞれ質量 mi, m2, m3 のおもりをつけて吊り下げたとこ ろ、静止した。 重力加速度ベクトルをg とし、 OP = r. (i=1,2,3) とおく。 7₁ g↓ (1) 系の重心 (質量中心) Gの位置ベクトルrc をri を用いて表せ。 (2) 重力は重心Gに働くとしてよいことを示せ。 (3) 糸の張力の大きさを求めよ。 (4) 重心G と支点は鉛直線上に並ぶことを示せ。 (5) OP が回転軸のときの慣性モーメントI を求めよ。 (6) P1P が回転軸のときの慣性モーメントⅠ'を求め よ。 3 固定軸のまわりで回転する剛体を考える。 剛体の質量をM,重心GとOとの距離をん, 剛体 の軸Oのまわりの慣性モーメントをIとする。 図 のようにx,y,z軸を取り、 剛体の運動を偏角めで 表す。 重力加速度をg とする。 x P3 Ø R 2₂ G Mg P2 P1 (1) 回転の方程式として正しいものを選べ。 do (a) IapzMgh cos o (b) latMghsin o (c) IamMgh cos o (d) apzMgh sino (2) 運動は微小振動であるとする。 周期Tとして正しいものを選べ。 Mgh (a) 2 I I 9 (b) 2 Mgh 2ヶ (c) 21 (d) 2π√√ h 9 (3) 運動は微小振動であるとする。 初期条件として、角度だけ持ち上げて静か に離した。このときの重心の運動として正しいものを選べ。 但し以下では、 は微小振動の角振動数を表す。 (a) r(t) = hoo cos(ft), y(t) = h (c) π(t)=hdo sin (St), y(t)=h (e) x(t)=hdocos (ft), y(t)=hdo sin(St) (b) x(t)=h, y(t)=hdocos (nt) (d) π(t)=h, y(t) hdo sin (St) = (4) 前間の重心運動に対応した回転軸Oに働く抗力 R = Rzex + Ryey として正 しいものを選べ。 (a) R=-Mg, Ry=MhQdocos (t) (b) R=0, Ry=MhΩ2 do sin (nt) (c) R-Mg, Ry=0 (d) R=MhQ2 do cos (St), Ry=MhΩ do sin (Qt) (5) 安定に静止した状態で、 剛体に角速度ω を与えた。 この場合の力学的エネ ルギーEの値として正しいものを選べ。 但し位置エネルギーの基準点は0と する｡ (a) E = 0 (b) E=Mgh (c) E-Mgh (d) E ==Iw (e) E ==Iw+Mgh (f)=1/2Iug-Migh (6) 前問の初期条件の下で、 剛体が1回転するために必要な角速度wo の最小値と して正しいものを選べ。 (a) 0 (b) √20 (c) 2Ω (d) 4Ω (7) 回転軸の位置、 すなわちんの値を変化 させたときの慣性モーメントIの変化を 表すグラフとして正しいものを選べ。 -h A" (b) $+) (d) ・h

（3）がわからないです。sinの入った微分のやり方もわからないのてわ教えてください。

時刻 x=0 (1) x(t) = 7t+ 3 [m] (2) x(t) = 6t2+9t+ 2 [m] (3) x(t)=3sin (2t) [m] x x [m] 物体が図のようにx軸方向に沿って運動するとする. 時刻における物体の位置 x(t) が次の (1)~(3)のように表されるとき、 速度 (1)と加速度 α(f) を求めよ.

この問題がさっぱり分からないので、詳しく教えていただきたいです。

11 (10点) 力P=1000N 断面積 S = 25mm² 力P=1000N 長さL=100mm 図のように直方体の鉄鋼材料のバーが 1000 N の力で引っ張られているとする. このときのバー の伸びを求めよ.ただし、 材料のヤング率は200 × 10Pa とする。

連立方程式が整数にならないのですが、どうやって解けばいいのでしょうか。

以下の連立方程式を行列とベクトルを用いて表し、 逆行列を求めることによって解を求めよ. (2x + 4y = 7 x+3y=6 7140

全くわからないので詳しい解説お願い致します。

時刻 x=0 (1) x(t)=7t+3 [m] (2) x(t) =6t2+9t + 2 [m] (3) x(t)=3sin (2t) [m] x [m] 物体が図のようにX軸方向に沿って運動するとする時刻における物体の位置(f) が次の (1)~(3)のように表されるとき、 速度(r) と加速度 α(1) を求めよ。 2 (15点) 1の場合と同様に物体がx軸方向に沿って運動するものとする. 時刻における加速度 α(1) が次 のように表されるとき, 速度(r)と位置x (1) を求めよ。 ただし, 時刻 t0sにおけるv と x はそれぞ れ0m/s.0m であるとする. (1) a(t)=10 [m/s²] (2) a(t) = 2t[m/s2] (3) a(t) = 3cos (2nt) [m/s²]

東北大学令和5年度AO入試理学部物理系の問題です。解答がない上、解きすすめ躓きました。よければ(4)以降教えていただけると幸いです。よろしくお願いします。

問2 図2のように xy平面内を運動する荷電粒子を考える. 紙面表から裏向きに磁束 密度の大きさBの一様な磁場がかけられている. 荷電粒子の質量をm, 電荷をg (g>0) とする. 重力の影響および荷電粒子の運動による電磁波の放射は無視できるとする. 以下 の問題では、粒子の速度および加速度が粒子の位置(x,y) の時間tによる微分を用いて, dx dy) および (az,ay) = dvdvy と与えられることに注意すること. (Vx, Vy) = dt' dt. dtdt (1) my 平面内での荷電粒子の速度が (vェ,y), 加速度が (azsay) のとき, 荷電粒子の運 動方程式を m, ax, ay, Us, y, 豆, B を用いて表せ. (2) 荷電粒子の時刻t = 0 での速度が (ux, y)=(V,0)であるとき,一般の時刻 t (t> 0) での速度は (ひz, y) = (V cos wt, V sin wt) となる. ここでw, V は定数で ある. この式を問 (1) の運動方程式に代入することによりωを求めよ. 次に図3のように, 一様磁場に加えて,大きさ E の一様な電場をy軸の正の向きに加 える. (3) 荷電粒子が時間によらない一定の速度 (uz, Uy) で運動しているとき,その速度 (ux, uy) を B, E で表せ. う (4) 問 (3) 一定速度 (uz, Uy) で動く観測者からみた荷電粒子の速度を (ぴっぴY), 加速 度を (ds, dy) とするとき, 運動方程式をm,d's dy, 2,4,B,Eのうち必要なも のを用いて表せ. (5) (4) において, 時刻 t = 0 での速度が (v^2)=(V', 0) であるとする. 問 (2) の 結果に注意して,一般の時刻t (t> 0) での (vay) をt,w, V' を用いて表せ.ここ 問 (2) 解である. (6) 静止している人から見て, 荷電粒子が時刻 t=0において位置(x,y)=(0,0) から 初速度(vェッuy) = (0,0)で運動をはじめた. (a) 時刻t (t > 0) での荷電粒子の速度 (vx, y) を t,w, B, E で表せ. (b) 時刻 t (t > 0) での荷電粒子の位置 (x,y) をt,w, B, E で表せ. (c) 荷電粒子はæ軸 (y = 0) から離れたあと, 時刻 t = T (T> 0) で再び軸上に 戻った. t = 0 から t = Tまでの荷電粒子の軌跡の長さLをw, E, B で表せ. 磁場B 速度(vェッy) 荷電粒子 図2 -X 磁場B 図3 電場E IC

この問題の(4)が分かりません。 どなたか解き方を教えていただけると嬉しいです。

〔I〕 カたとたが作用する 2次元xy平面上の浮遊剛体を考える。 図1のように剛体に固定される座 標系(剛体座標系)をx-yとおき,たとたの作用方向がx軸となす角度をそれぞれα1, αzと する。また、たとたに沿う直線と重心との距離をB1, β2 とする。 慣性座標系x-yにおける剛体の重心位置を(X,Y)とし、慣性座標系x-yからの剛体座標系 xby の回転角度を8 (反時計回りを正) とおくとき、以下の問いに答えよ。 なお,剛体の質 量をm,慣性モーメントをJとしたとた以外の力は作用しないものとする。 (1) Xb,Y方向の力FxbとFybを求めよ。 ②回転モーメントT を求めよ。 ただし反時計回り方向を正として定義する。 (3) 浮遊剛体の並進 (x 方向とy方向)と回転に関する運動方程式を示せ。 なお, Fxb, Fyb, お よびTを使った表記としてよい。 2 sin (α1) + β1 sin (α2)=0となるとき, Fyb を 01, β1およびT を用いて表せ。 ただし, β1.2 ≠ 0とする｡ ► Yb Xb 0 x α1 (慣性座標系x-yと剛体座標系x-yb) 図 I Yb. (X,Y) az And

わからないです

2. 最近、太陽系以外にも惑星系が続々と発見されている。これらの惑星系に生命が存在しているか どうかはまだわかっていない。 地球に存在するような生命が発生するためには、液体の水の存在や適度な表面温度が必要である と考えられる。将来、これらの惑星系に生命が発見されれば、生命発生の条件がより明らかになる と期待される。 仮に2つの惑星系(惑星系 P と惑星系 Q)のうち、惑星系Pの内側から数えて2番目と惑星系 Q の内側から数えて4番目の惑星にのみ生命が発生したとする。ブライアン博士は個々の惑星を内側 から順に P1, P2, P3… 及び Q1, Q2,Q3... と番号をつけて、生命発生の条件を理論的に考察してみた。 (1) ブライアン博士は「惑星の表面温度がある範囲にあれば、必ず生命が発生する」という仮説 を立てた。この仮説が惑星系 P と Qで成り立っているだろうか。惑星系 P と Q の個々の惑 星の表面温度を次の図1に示す。ここで、生命が発生した惑星 P2 と Q4 は白抜きの記号で表 す。ブライアン博士の仮説を否定する条件を、下から一つ選べ。 表面温度 (°C) 350 300 250 200 150 100 50 -50 - 100 - 150 △ 1 U 1 1 2 3 4 5 6 7 惑星の番号(内側から7番目まで) 図 1 惑星の内側からの番号と表面温度の関係 ① P1 の表面温度は Q1 より低く、 P2 より高い ②P2 の表面温度はQ3より低く、 Q4 より高い ③ P3 の表面温度はP2 より低く、 Q4 より高い 4, P4の表面温度は P5 より高く、 Q4 より低い ■□ 惑星系 P ▲ △ 惑星系 Q 答え(

この問題の解説をお願いします🤲 全くわかりません😭

演習 3.3.4 熱効率 30.0% のエンジンを搭載した, ドライバーも含めた総質量 950 kg の自動車 が摩擦係数 0.160 の地面上を走行している.この自動車の最高速度を時速110kmであったとす Do る。 このときのエンジンの出力 (発生仕事率) を 50.0 kW とすると, 車の軸受け, トランス ミッションなど正味走行に利用できない出力を求めよ. その走行に利用できない出力は摩擦熱と なって外気に放出されることになるが,外気温を20.0℃ 一定とするとき, 単位時間あたりのエ ントロピ増加量を求めよ.また,エンジンの効率から考えて, エンジンに供給されるエネルギー の 70.0% は排ガスのエネルギーとして大気に放出されることになる.その排ガスの持つ放熱量 を求めよ.エンジンへの燃料の供給に伴うエントロピ変化を無視して,走行している車と大気と 地面(同じく 20.0℃)を含む周囲環境からなる系に全体として単位時間あたりのエントロピ変化 を求めよ.