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物理 大学生・専門学校生・社会人

なぜこのように変換されるのか説明してもらいたいです!

には、惑星は楕円軌道を描いて運動している。 万有引力を受けて運動する このような惑星の運動を考えるには, 2次元極座標を用いるのが便利であ る。そこで,2次元極座標を用いると,質点の速度と加速度がどのように 表され、運動方程式がどんな形に表されるのかを、考えてみよう。 r-y 直交座標系で位置 (x,y)において速度v=(ひょ,ひy)=(エン)をも って運動している質点P を考える。 図 8.2に示 すように, 2次元極座標系での速度成分 (Ur, Up) ~ と -y 直交座標系での速度成分 (vs, vy) の間に は,第6章で考えた回転座標系の場合と同様に, Ur= vxCOS+vy sin y ひ y HP (8.5) r v=vxsin +vy cosp I の関係が成り立つ。 図8.2 速度の極座標表示 質点Pの位置は,(x,y)=(rcos, rsin) と書けるが,Pが運動し の関数であるから, 合成関数の微分により速 は時刻 ているとき 度成分 (x, y) は, v=i=icosp-rsin (8.6) vy=y=isinp+rocos p と書ける。これを (85) 式へ代入して、速度の極座標表示 10r=j (8.7) V₁ = 14 を得る。 この結果は、上のような計算をせずに理解す ることができる。 図 8.3のように, 速度vの動 成分は,動径の増加する割合であり, vr =と書ける。 次に v は,動径に垂直な速度 成分であり, 原点を中心とした一定の半径r の円周に沿った速さである。 したがって, ve は半径r, 中心角の扇形の弧の長さの 増加する割合であり,v=at d ro 図8.3 極座標での速度成分 (x)=r(rは一定)と書ける。また、 は円運動の角速度であるから,v=r=rw は,円運動している質点 118

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物理 大学生・専門学校生・社会人

この問題の解答を作っていただけませんか。院試の勉強に役立てるつもりです。

問題1 粒子の質量 m、ばね定数K の1次元調和振動子を考える。波動関数 y=N.exp( 26 ) yo N=exp(-1211 ) exp(61) - 2017(6) 00: = non! を考える。ここで、yは1次元調和振動子の基底状態、*およびらはフォノンの生成および消滅演 算子 z は複素定数である。 (4) (5) の解答はm、 K を用いずに、講義でも用いた実定数 1 a = V h = = ħ² (mk) = ½ 4 mo z、および、hを用いて表せ。 (1)は規格化されたエネルギー固有関数y=(6) を用いて 8 1 y = N₂Σ n=0 Vn! と表すことができることを示せ。 (2)yが演算子の固有関数であることを示せ。 さらに固有値を求めよ。 (3)が規格化されていることを示せ。 (4)yによる位置演算子の期待値x、運動量演算子のx 成分 px の期待値を求めよ。 (5)位置のゆらぎ4x=√<yl(i-xy)、および運動量のx成分のゆらぎ4p=<yl(p.-P)^v)を を求めよ。 この結果を用いて、不確定性関係が満たされていることを確認せよ。 (6) 初期条件(0)=yの場合の時間に依存したシュレディンガー方程式の時刻 t での解をy(t) と 表す。B(t)=(y(t) (1) とする。 〈4 (1) 6y(t)) をB(t) を用いて表せ。 (7) B(t)の満たす微分方程式を導出し、その一般解を求めよ。 (8)時刻tでの解y(t)による、位置、運動量のx成分の期待値を求めよ。初期状態のzは z=rexp(i0)、 ここでおよび0は実数である、で与えられるとし、期待値を、a、r、 0、 w、 t、および、hを用 いて表せ。

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公務員試験 大学生・専門学校生・社会人

この問題の解き方が分からないため、分かる方いらっしゃれば細かく解説お願い致します!(この解説ではいまいちピンとこないため)

T p.98 下問題 13 流水算 静止面上で速さが一定の水上バスが、 ある川のA地点とそこから63km下流のB 地点との間を往復している。 この水上バスはA地点からB地点まで川を下るのに 3時間を要し、 B地点からA地点まで川を上るのに7時間を要する。 今、 水上バ スのエンジンをA地点で止めたとき、 A地点を出てB地点へ着くのに必要な時間 はどれか。 問題13) 上流 19時間 2 9時間30分 3 10時間 4 10時間30分 5 11時間 ●距離 = 速さ × 時間 + ●速さ = 距離 時間 速さ ●時間=距離+速さ 単位をそろえる 正解 4 p.99 下 秘伝 川の流れの速度を考慮する 水上バスの速度 A地点からB地点へ川を下るときの速度 km/時 (x+ykm/時 B地点からA地点へ川を上るときの速度 川の速度km/時 下流 B (x-y) km/B 水上バスの速度を時速xkm、川の流速を時速vkmとおく。 ●AからBに川を下るのに3時間を要するので (x+y)(km/時)x3 (時間)=63 (km) BからAまで川を上るのに7時間を要するので 距離 時間 図 (x-y)(km/時)×7 (時間) =63 (km) ①と②を連立して、x=15 (km/時)、y=6(km/時) A地点でエンジンを止め、川の流れだけで下るのだから 63(km)÷6(km/時) = 10/22 (時間) 1/12 時間30分ゆえ、10時間30分。 よって正解は4。 1/8 *}

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