- 開講元
- 理工系教養科目
- 担当教員名
- 松下 道雄
- 授業形態
- 講義
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 火3-4(W331)
- クラス
- F
- 科目コード
- LAS.P101
- 単位数
- 1
- 開講年度
- 2019年度
- 開講クォーター
- 1Q
- シラバス更新日
- 2019年11月11日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
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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 | 運動の記述（座標系、速度と加速度、単位と次元） | 位置、速度と加速度の関係を説明せよ。 |
| 第2回 | 運動の法則（慣性の法則、運動方程式、作用・反作用の法則、一様重力のもとでの運動） | ニュートンの運動の３法則を説明し、一様重力のもとでの質点の運動を解け。 |
| 第3回 | 粘性抵抗、常微分方程式の解法（定数係数の線形常微分方程式） | 定数係数の線形常微分方程式の一般的な解法を説明せよ。 |
| 第4回 | 調和振動子（単振動、減衰振動、強制振動） | 調和振動子の単振動、減衰振動、強制振動を導出せよ。 |
| 第5回 | 束縛運動（垂直抗力、張力、摩擦力、単振り子） | 垂直抗力、張力、摩擦力とは何かを説明し、単振り子の運動を解け。 |
| 第6回 | 仕事とエネルギー（保存力、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） | 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7回 | 惑星の運動１（ケプラーの法則、万有引力の法則、角運動量） | 角運動量保存則と中心力の関係を説明し、ケプラー第二法則を導出せよ。 |
教科書
講義ノートのプリントを配布。
参考書、講義資料等
講義の参考書として、
戸田盛和「力学」(物理入門コース１) 岩波(1982).
より進んだ内容について、
ランダウ・リフシッツ「力学」増訂第３版 東京図書(1986).
など。
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。
