2016年度 力学基礎2 O   Fundamentals of Mechanics 2

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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(H103)  
クラス
O
科目コード
LAS.P102
単位数
1
開講年度
2016年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2016年1月11日
講義資料更新日
2016年7月11日
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

力学基礎1に引き続き、本講義では加速度運動をする座標系での運動や、質点系(相互作用をする質点の集り)と剛体(質点間の距離が一定の質点系)の力学を講義する。
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。本講義では力学基礎1で修得した質点の力学を基に、加速度運動をする座標系での運動を学ぶ。また、質点系の力学を学び、これを基に剛体の運動とつり合いを学ぶことで、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) 加速度運動をする座標系での慣性力(コリオリ力、遠心力)の概念を正しく理解し、数学的に表現できる。
2) 質点系の運動量、角運動量、エネルギーなどの概念、剛体の質量中心、慣性モーメントをなどの概念を正しく理解し、数学的に表現できる。
3) 剛体の運動とつり合いを正しく理解し、実際の力学問題に応用できる。
4) 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

座標変換、慣性力、コリオリ力、遠心力、相対座標、換算質量、重心、運動量、角運動量、エネルギー、剛体、つり合い、慣性モーメント

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 惑星の運動(I) 平面極座標での速度と加速度、ケプラーの法則、万有引力の法則 平面極座標での速度と加速度、ケプラーの法則、万有引力の法則を説明する。
第2回 惑星の運動(II) 惑星の運動の記述、有効ポテンシャル、球形の物体によるポテンシャル 惑星の軌道と周期をもとめる。有効ポテンシャルを導く。
第3回 質点系の力学(I) 2体問題、重心、相対座標 質点の2体系の運動方程式を解く。
第4回 質点系の力学(II) 質点系の運動量、角運動量、エネルギー 質点系の運動量、角運動量、エネルギーを説明出来る。
第5回 剛体の力学(I) 剛体の運動方程式、つり合い 剛体の運動方程式とつり合いの条件を求める
第6回 剛体の力学(II) 固定軸をもつ剛体の運動、慣性モーメント、物理振子 剛体の慣性モーメントの定義と簡単な場合の計算、それを用いた回転運動の記述ができる。
第7回 座標系と慣性力  慣性系、加速度座標系、慣性力、コリオリカ 加速度座標系での運動方程式が慣性系と異なることが説明できる。
第8回 熱,波動,エネルギーの利用 熱と波動とエネルギーの利用について力学との関連性を説明する。

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」(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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