弘前大学の物理の回路の問題なのですが、図1でスイッチS₁をa側に接続し、スイッチS₂をd側に接続したとき(操作2のとき)、電流はどのように流れるのでしょうか？

2024年度 前期日程 20 問題 2 い。 以下の文章中の空欄を埋めなさい。 弘前大 から 7 ① は、数値や記号 を用いて書きなさい。 (ア)から(エ)は,説明と計算式、答えを書きなさ 内部抵抗を無視できる電圧 V [V] の電池, 抵抗値 2R [Ω] の抵抗R から R4 お よび抵抗値R(Ω)の抵抗 R5, スイッチ S1 S2 と電圧計で構成された図1に示す 回路を考える。 電圧計の内部抵抗は十分に大きく, 電圧計を流れる電流は無視 きるものとする。 2本の線が交わる箇所での電気的なつながりについては, に相当する箇所が現れることがある。 この両端の点g-h間の合成抵抗は 右下の注に示すとおりである。 なお、 図1の回路の中には,電気的に図2の回路 ① [Ω] である。 図1 操作1:はじめに, スイッチ S」 をb側に接続し, スイッチS2をd側に接続した。 このとき電圧計の値は 〔V〕を示した。 ② RI 弘前大 このとき電 なった。ま 操作 4 : 最後に、ス 操作2:つぎに,スイッチS を a側に接続し, スイッチ S2をd側に接続した。 このとき電池から電流I = I [A] が流れた。 この回路全体で1秒間に生 じるジュール熱の総量は,I と V を用いて表すと ③ [J]となっ また,抵抗R] に流れる電流は, I を用いて表すと が h = ④ 表すと Iz = ⑤ て表すと(イ)[V] となった。 [A]となった。また,このときの電流Iは,V, Rを用いて表すと I = (ア)[A] である。 電圧計の値は, V を用い | [A] となった。 抵抗 R5 に流れる電流 I2 は, I を用いて 操作3:スイッチ S を b側に接続し, スイッチS2をc側に接続した。 このとき電池から電流I=I[A] が流れた。 抵抗 R1 に流れる電流」 [A] となった。また,電圧計の値 は,Iを用いて表すと L = は,Vを用いて表すと(ウ)〔V〕となった。

Is2の式の意味がまじで分かりません。どうなったらこうなりますか？

問題3 図の回路において, ノートンの定理を用いてインピーダンスに 現れる逆起電力を求めよ. E Ė ①i 「R C HH Żv

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。

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

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

助けてください！ 大学2年生です。 解析力学の位相空間軌跡についての問題が分かりません。 添付した画像の印をつけた問題を解くことができましたら教えて頂けると非常にありがたいです。 1月13日までにお答え頂けると幸いです。

1 [ 位相空間 ] 次のハミルトニアンで与えられる1次元系の位相空間軌跡を図示せよ。ただし、運動の時間発展を正準方程 式を用いて検討し、その時間発展の向きが分かるように矢印で示すこと。また、複数のタイプの軌跡がある場合 は全てのタイプの軌跡を書くこと、ヒント: 与えたポテンシャル中の質点の運動をして対応するけば良い H(z,p)=+ +U(z). ここで、次元を持った定数は簡単のため全て1とした。 1. 自由粒子: U (z)=0 2. 壁で弾性散乱(反射)される自由粒子|z S1のときU(x)=0, (x>1のときび(z)=+∞ 3. 自由落下,鉛直投げ上げ、 摩擦のない斜面を滑る物体など: U (z)=z 4. パネの振動:U(z)=(x-1) 2 5. U(z)=-2² (6U(z)=(x-1)(x+1) 7. U(z) = 24 8.U(エ)=322+1/20

解説4行目の「波源間S1S2上は中心が腹となる定常波で〜」という部分がわかりません！ 教えてください🙏

2 実際にS2 A」-SiA」を求めると、12°+5° -12= 13-12=1{cm] S2 A2 S1A2 問2 ニ の式よりス=2.0[cm] 波長が分かったので, 全体をくわしく見ておきましょう。 ですか 波源間S,S2線上は中心が腹となる定常波で, ハラーハラの間隔4、 2 1(cm]ごとに上方向 ら S. S2= 5[cm]で入=2.0[cm]より中心がハラ, に2ケ所のハラ,下も考えて合計5 ヶ所のハラができています。 定賞の。 = 2 ラと干渉の強め合う線が対 、弱強 応していますから強,弱の A5 Ar Si S S. トハラ 134 131→ 線は図のようになります -ハラ ね。もう点A1, A2の状況 S2 S2 S2 も完壁に見えているね! 324 17

わかる方教えてください。 温度は289Kです。

第2回 問題 酸素の根平均2乗速度が482ms1のとき次の値を求めなさい RT 1) はいくらか N Am 2) 平均速度はいくらか 3) 最大確率速度はいくらか

V_Lを求める問題です。これで合ってますか？

i (A) 10HS t(s) 8 2 6 図1(b) 図1(a)

なぜδ_ijがg_αβに対応するのかということと、矢印の変形がわかりません。どなたか教えてください

+g""IpBy dr dr こ0. ちなみに,この結果からわかるように,仮に T°B, が下添字について対称でないとして 重力に相当する。また,この式が一一般座標変換に対し く振る舞うことは直接計算で確認できる。 (i) ニュートンカ学における変分法の一般化 : ニュートン力学では, 自由粒子の運動 方程式を 1 .B (3.6) ·B mó A |0P dt 3D0 S1 = 6 Ldt から導くことができる。これを共変化して, dr' dri da° daB → gaB Jr dT (3.7) dt → dr, o= 6:3 dt dt と置き換えて、 da° daB dr gap dr dT B B I= LdT = (3.8) を変分してみよう。 を意味するものとして, オイラー-ラグランジュ (Euler-Lagrange) dr 以降、“.は 方程式: 0- (69) 2 OL TO =0 の(3.9) 三 dr lOi4 0g に直接代入すれば。 (9ug + gaui°) - gaB,ui°£" =0 dr 1 9ua +;(9u8,a + 9ua,B - gaB,u)ü°£° = 0 =「uaB d'a° ale g° dr2 das da? (3.10) =T° BY (3.5) 式 By D。