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。
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。
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
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 | 直線,平面,空間内の運動 | 位置,速度と加速度を説明せよ |
第2回 | 極座標,運動の法則 | 極座標で位置,速度と加速度を表せ |
第3回 | 運動の法則の続き,力の釣り合い,重力(抵抗力のある場合も含む) | 運動の法則を説明せよ |
第4回 | 放物運動,単振動 | 放物運動を説明せよ |
第5回 | 単振動の続き,減衰振動(テキストにはない) | 単振動と減衰振動を説明せよ |
第6回 | 仕事とエネルギー | 仕事とエネルギーを説明せよ |
第7回 | 力とポテンシャルエネルギー | 力とポテンシャルエネルギーを説明せよ |
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。
ライブラリ工学基礎物理学 基礎力学 永田一清 編(サイエンス社)
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期末試験による
履修の条件を設けない。