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。
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。
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
✔ 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) |
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 | |
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第1回 | 運動方程式 | 高校物理と大学物理の違いを認識する |
第2回 | 微分方程式 | 簡単な形の微分方程式を解けるようになる |
第3回 | 運動の法則 | 慣性質量と重力質量の違いを認識する |
第4回 | 具体的な運動の記述 | 実際の運動について微分方程式をたてられるようになる |
第5回 | 摩擦のある運動 | 摩擦のある場合の運動について微分方程式をたてられるようになる |
第6回 | ポテンシャル | ポテンシャルという概念を認識する |
第7回 | 万有引力と惑星の運動 | 万有引力下での質点の運動,惑星の運行に関するケプラーの法則を理解する |
力学 (物理入門コース1)
戸田 盛和 (著)
岩波書店
特になし
到達度を期末試験により評価する。
履修の条件を設けない。