- 開講元
- 理工系教養科目
- 担当教員名
- 陣内 修
- 授業形態
- 講義 (対面型)
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 火1-2(W641)
- クラス
- C
- 科目コード
- LAS.P101
- 単位数
- 1
- 開講年度
- 2022年度
- 開講クォーター
- 1Q
- シラバス更新日
- 2022年3月17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 | ガイダンス，質点の運動，使用する数学のまとめ。 | 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 | 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3回 | 振動運動（単振動，単振子，連成振動，減衰振動，強制振動）。 | 粘性抵抗を受けたバネの運動について説明せよ。 |
| 第4回 | 2次元の運動（放物運動），抵抗が働く場合の運動，円運動，運動とポテンシャルの関係。 | 空気抵抗の中で放物体を最長距離飛ばすための射出仰角を求めよ。 |
| 第5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6回 | ケプラーの3法則，惑星の運動，楕円の数学的扱い。 | ケプラーの法則から万有引力の法則を導いてみよ。 |
| 第7回 | ケプラーの法則（続き），惑星の位置とポテンシャルの関係。 | 中心力の性質からケプラーの法則を導け。 |
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
「力学」福島雄児・杉山忠男著 （講談社）基礎物理学シリーズ
参考書、講義資料等
講義資料はプリントとして配布する。またPDFをT2SCHOLAにアップする
参考書：
「質点系の力学」岡眞著 共立出版
「ファインマン物理学 <1> 力学」ファインマン著 岩波書店
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。
