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。
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。
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
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) |
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 | |
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第1回 | 角運動量の保存則 | 角運動量の保存則を説明せよ. |
第2回 | 惑星運動-1 | 平面内の運動を極座標表示で説明せよ. |
第3回 | 惑星運動-2 | 惑星の運動を説明せよ. |
第4回 | 剛体の運動-1 | 剛体の基本的性質を説明せよ. 固定した軸のまわりの剛体の運動を説明せよ. |
第5回 | 剛体の運動-2 | 剛体の平面運動を説明せよ. |
第6回 | コマの歳差運動 | コマの歳差運動を説明せよ. |
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。 |
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。
「力学」戸田盛和著 (岩波書店)物理入門コース
(参考書的に用いる)
講義資料はプリントとして配布する
期末試験
履修の条件を設けない。