- 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(S221)
- クラス
- C
- 科目コード
- LAS.P102
- 単位数
- 1
- 開講年度
- 2022年度
- 開講クォーター
- 2Q
- 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
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 | 中心力（引力，斥力），球の作るポテンシャル。 | 質点が集まりできた球が作るポテンシャルは，全質点が重心1点に集まった場合と同じものになることを示せ。 |
| 第2回 | 質点系の運動と角運動量（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（つり合いの条件，剛体の回転，慣性モーメント）。 | 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 | 剛体運動の応用例。 | 慣性モーメントや角運動量保存則を身近なものの中に見つけ，その振る舞いを定性的に説明せよ。 |
| 第5回 | 相対運動の基礎（慣性力，重心系，実験室系，回転座標系，コリオリの力，フーコーの力）。 | コリオリ力と遠心力の関係を説明せよ。 |
| 第6回 | 相対運動の応用（様々な人為・自然現象を相対運動を用いて説明する）。 | 日常に見られる相対運動の効果を計算し，観測される現象と一致するか確認せよ。 |
| 第7回 | まとめと例題集。 | 自分で例題を考え，学習内容を適用し計算してみよ。 |
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
「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。
