2016年度 力学基礎2 F   Fundamentals of Mechanics 2

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開講元
理工系教養科目
担当教員名
竹内 一将 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(H135)  
クラス
F
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25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

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
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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 座標変換と慣性力(並進、回転、慣性力、遠心力、コリオリ力) 回転する座標系への座標変換を説明し、遠心力とコリオリ力を導出せよ。
第2回 質点系の運動法則(運動量保存則、角運動量保存則、重心) 質点系の運動量保存則と角運動量保存則を説明せよ。
第3回 2質点の運動(衝突、相対運動、換算質量) 2質点の運動を記述し、重心運動と相対運動に分解できることを示せ。
第4回 剛体の力学の基礎(剛体の定義、力のモーメント、剛体の運動方程式) 剛体の定義を説明し、その運動方程式を導け。
第5回 剛体の運動(慣性モーメント、剛体振り子、転がり運動) 慣性モーメントの概念を説明し、剛体の振り子運動と転がり運動を解け。
第6回 慣性モーメントの計算方法(平行軸の定理、平板の定理) 代表的な形の剛体について、慣性モーメントを求めよ。
第7回 剛体の回転運動(一般の回転運動、歳差運動) 剛体の回転運動の記述方法を説明し、歳差運動を解け。
第8回 力学と熱・波動の関係、エネルギーの利用 分子運動からどのように熱や波動が生じるか説明せよ。

教科書

藤原邦男、「物理学序論としての力学」、東京大学出版会(2400円)

参考書、講義資料等

・川村清、裳華房テキストシリーズ「力学」、裳華房(1900円)
・田崎晴明、「数学:物理を学び楽しむために」、ウェブで無料配布
http://www.gakushuin.ac.jp/~881791/mathbook

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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