2017年度 力学基礎1 H   Fundamentals of Mechanics 1 H

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開講元
理工系教養科目
担当教員名
谷城 康眞 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(W331)  
クラス
H
科目コード
LAS.P101
単位数
1
開講年度
2017年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2017年4月11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

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
- - -

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 運動の記述(位置,速度,加速度) ベクトルを用いた位置,速度と加速度の表し方を説明せよ
第2回 1次元の運動(落下運動,単振動,単振子) 落下運動や単振動といった典型的な直線運動を説明せよ
第3回 2次元の運動(放物運動),抵抗や外力が働く場合の運動(減衰振動,強制振動) 放物運動などの平面内の運動と抵抗がある場合の直線運動を説明せよ
第4回 運動の3法則(慣性の法則,運動方程式,作用・反作用の法則,運動量) 運動量とニュートンの運動の法則を説明し,微分方程式による運動の記述を説明せよ
第5回 仕事とエネルギー(運動エネルギー,保存力とポテンシャルエネルギー),エネルギー保存則 仕事,運動エネルギー,ポテンシャルエネルギーの概念とエネルギー保存則を説明せよ
第6回 角運動量と力のモーメント(ベクトルの外積) 角運動量と力のモーメントの概念とベクトルの外積を用いた表現を説明せよ
第7回 中心力による運動(角運動量保存則,速度と加速度の極座標表示) 角運動量保存則と中心力を受ける質点の運動,極座標を用いた運動の記述を説明せよ
第8回 万有引力と惑星の運動(ケプラーの法則) 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説明せよ

教科書

戸田盛和『力学(物理入門コース1)』岩波書店, ISBN-13: 978-4000076418

参考書、講義資料等

特に指定しない。

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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