科目名[英文名]
物理学基礎   [Physics Basics]
区分	工学部専門科目等	選択必修		単位数	2
対象学科等		対象年次	1～4	開講時期	前学期
授業形態	前学期	時間割番号	021509
責任教員 [ローマ字表記]
篠原 俊二郎   [SHINOHARA Shunjiro]
所属	工学部	研究室		メールアドレス

概要

自動車や飛行機などわれわれの日常生活に深く関わりのある諸物体の運動は古典力学の法則（ニュートンの運動の法則）に支配されている。したがって，実際の物体の運動を理解するためには、運動方程式を正しく立て、この方程式を解く必要がある。いくつかの典型的な場合について、このプロセスの学習を行う。 　さらに、仕事とエネルギーの概念を導入し、運動方程式とは異なる観点から運動についての理解を深める。また回転運動の理解を深めるために角運動量の概念を学習する。これらの概念の理解に必要な数学については、そのつど説明する。

到達基準

力学は物理学分野の基礎、土台であり今後の機械系専門分野への理解にも重要である、本講義ではその中で抵抗力や振動、回転を含む運動、及び仕事、エネルギーについて理解できるのを目標にする。

授業内容

第１回　運動の表しかた：変位，速度，加速度の概念と関係を微積分とベクトルを用いて学習する。例として等速円運動を取り上げる。 第２回　運動の法則：高校で学習した運動の法則を復習するとともに、いわゆる「運動の法則の再解釈」を紹介し、そのより深い意味を学ぶ。 第３回　運動方程式を立てる：具体的な運動の問題を解く手順を学習する。さらに運動量を用いた運動の第２法則の表現を学ぶ。 第４回　運動方程式を解く（その１）：速度に比例する抵抗力を受ける物体の運動の運動方程式は１階線形同次微分方程式である。変数分離法によりこの微分方程式を解き解を求める．さらに重力が加わった場合の解を求める。 第５回　運動方程式を解く（その２）：単振動の運動方程式は２階線形同次微分方程式である。この解を，エネルギー積分の方法などにより求める。 第６回　運動方程式を解く（その３）：減衰振動と強制振動について、運動方程式の解き方，および解の物理的な意味を学習する。 第７回　復習 第８回　前半演習問題 第９回　仕事とエネルギー（その１）：仕事の定義、重力・弾性力のする仕事、エネルギー原理、保存力とポテンシャルエネルギー 第１０回　仕事とエネルギー（その２）：ポテンシャルエネルギーから保存力の導出、 力学的エネルギー保存の法則、保存力でない力の例 第１１回　万有引力と惑星の運動：万有引力の性質、万有引力の位置エネルギー、ケプラーの法則の導出 第１２回　回転運動と角運動量：力のモーメントと角運動量の定義、回転運動の運動方程式、中心力と角運動量保存の法則 第１３回　非慣性系から見た物体の運動：回転座標系での物体の運動を考察し、遠心力とコリオリ力の向きと大きさを導出する 第１４回　復習 第１５回　後半演習問題

履修条件・関連項目

高等学校で物理学を履修したことを前提とする。高等学校の数学、特に、ベクトル、微分積分の基本は知っているものとする。

テキスト・教科書

平山修、篠原俊二郎著、「理工系のための解く！力学」講談社サイエンティフィク（注意：第2版、第3刷り）

参考書

成績評価の方法

2/3以上の出席が必要、前半と後半の演習課題、質問等の総合点によって成績を評価する。

教員から一言

これから諸君が学習する機械システム工学科の専門科目の基礎となっているのが物理学（特に力学）である。やや難しい問題でも自力で解けるようになるところまで実力を引き上げることを目標に頑張ってほしい。そのために、同時に前期に開講される「物理学基礎演習」と関連させながら授業を進める予定である。質問も歓迎する。

キーワード

運動の記述法、ニュートンの運動の法則、運動方程式を解く、仕事とエネルギー、角運動量

オフィスアワー

講義直後またはその時に相談

備考１

備考２

参照ホームページ

http://www.tuat.ac.jp/~sinohara/

開講言語

日本語

語学学習科目

更新日付

2018/03/01 15:52:24