2016年度 力学基礎1 O   Fundamentals of Mechanics 1

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開講元
理工系教養科目
担当教員名
岡 眞 
授業形態
講義     
曜日・時限(講義室)
金3-4(W323)  
クラス
O
科目コード
LAS.P101
単位数
1
開講年度
2016年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2016年4月27日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

本講義では運動方程式による物体の運動の記述から始めて、質点の運動の基礎を講義する。
力学は自然を理解するための重要な学問である。また、専門コースでの理学、工学、生命科学を学ぶ上での必須の基礎学問である。本講義では運動の法則と運動の数学的記述を修得し、これを基に質点に関する力学現象を理解し、未知の力学問題を解く能力を養う。

到達目標

本講義を履修することにより、以下の知識と能力を修得する。
1) 速度、加速度、運動量、角運動量、力、力のモーメント、仕事、エネルギーなどの概念を正しく理解し、数学的に表現できる。
2) 運動の3法則と、これから導かれる保存則(運動量保存則、エネルギー保存則、角運動量保存則)を正しく理解し、実際の力学問題に応用できる。
3) 方程式で表された力学問題の数学的解を求めることができ、数学的解が意味する物理を説明できる。

キーワード

位置、速度、加速度、運動量、力、運動の3法則、運動量保存則、落下運動、単振動、放物運動、仕事、運動エネルギー、ポテンシャルエネルギー、エネルギー保存則、中心力、角運動量、力のモーメント、角運動量保存則、万有引力、ケプラーの法則

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

各講義の2/3は基礎的内容について、残る1/3は発展的応用的内容についての解説に充てる。講義内容の確実な理解と応用力を養うために、講義内容に関連した演習問題を物理学演習第一で出題する。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 運動の数式による記述と運動の3法則 質点の位置、速度、加速度、運動の法則 質点の位置、速度、加速度、運動の法則を、数式で記述、説明する。
第2回 質点の1次元の運動(I) 1次元の簡単な運動、単振動、減衰振動、強制振動 単振動、連成振動、強制振動の方程式の意味を説明し、解を求めて図示する。
第3回 質点の1次元の運動(II) 運動方程式の積分、仕事、エネルギー保存則、保存力とポテンシャル 運動方程式を積分して仕事とエネルギーの関係を求める。エネルギーの保存則、保存力とポテンシャルの関係を説明する。
第4回 質点の2次元の運動(I) 放物体の運動、2次元の場合のその他の運動 一様重力のもとでの運動方程式を解いて、その軌道を図示する。
第5回 質点の2次元の運動(II) 仕事の線積分、保存力 2次元運動における保存力の定義を説明できる。
第6回 中心力と角運動量 (I), ベクトル積、力のモーメント ベクトル積、力のモーメント、角運動量、中心力の定義と物理的意味を説明する。
第7回 中心力と角運動量 (II), 中心力と角運動量の保存則 中心力の定義、角運動量の保存則を説明する。
第8回 ここまでのまとめ 第1回から第6回の内容を深く理解する。

教科書

江間健司 「力学」(培風館)

参考書、講義資料等

岡真「質点系の力学」(演習書、共立出版)

成績評価の基準及び方法

到達度を期末試験により評価する。

関連する科目

  • LAS.P105 : 物理学演習第一

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修の条件を設けない。

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