2020年度 力学基礎2 K   Fundamentals of Mechanics 2 K

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開講元
理工系教養科目
担当教員名
椎野 克 
授業形態
講義
メディア利用
Zoom
曜日・時限(講義室)
金1-2(W242)  
クラス
K
科目コード
LAS.P102
単位数
1
開講年度
2020年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2020年9月18日
講義資料更新日
2020年9月23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。

さらに、熱、波動、エネルギーの利用等への応用を考える力を養う。

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) 振動と波動をを正しく理解し、数学的に表現できる。
5) 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、熱、波動

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 2質点系の運動(相対座標,換算質量) 2質点系の運動は質点の運動に帰着できることを説明せよ。
第2回 質点系の運動量と角運動量(質量中心,運動量保存則,角運動量保存則) 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 剛体の運動方程式と剛体のつり合い(力のモーメント,つり合いの条件) 剛体の運動を記述する方程式と剛体のつり合いの条件を説明せよ。
第4回 固定軸の周りの剛体運動(慣性モーメント,剛体の角運動量とエネルギー,剛体振子) 慣性モーメントの概念と慣性モーメントによる角運動量と運動エネルギーの表し方を説明せよ。
第5回 慣性モーメントの計算方法(平行軸の定理,薄板の直交軸の定理) 代表的な形の剛体について,慣性モーメントを求めよ。
第6回 剛体の平面運動(転がり運動) 剛体の転がり運動を説明せよ。
第7回 加速度運動をする座標系での運動(慣性力,コリオリ力,遠心力) コリオリ力と遠心力を説明せよ。

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

戸田盛和 力学

参考書、講義資料等

nothing

成績評価の基準及び方法

期末試験

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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