科目名[英文名]
振動・波動の物理   [Physics of Vibrations and Waves]
区分	工学部専門科目	選択必修		単位数	2
対象学科等		対象年次	1～4	開講時期	3学期
授業形態	3学期	時間割番号	021303
責任教員 [ローマ字表記]
臼井 博明   [USUI Hiroaki]
所属	工学部	研究室	4-241	メールアドレス

概要

・当該学科の専門基礎科目（物理学）に相当する科目の一つである ・単振動現象を復習した後、その合成及び連成振動と基準振動への拡張について学ぶ ・次に波動現象の基礎について学び、１次元の波動現象として波の反射、定在波、固有振動を学ぶ ・さらに２・３次元の波動現象としてホイヘンスの定理と屈折・回折現象を学ぶ ・身の回りの振動現象や、材料研究で重要となる物理現象との関連についても解説する

到達基準

１．本科目のカリキュラムポリシーの観点については，工学部履修案内のカリキュラムマップを参照のこと ２．抵抗力及び外力がある条件下での振動現象について、運動方程式を記述してその解を求められること ３．強制振動現象について、振動数と振幅及び位相の関係を説明できること ４．うなり現象について、数式を用いて説明できること ５．連成振動の運動方程式を記述し、基準振動を求められること ６．波動現象を式を用いて説明し、波の速度、振動数、波数の関係を説明できること ７．波動方程式の解を記述できること ８．波動の反射現象について式を用いて記述できること ９．定在波の現象を式を用いて説明でき、弦の固有振動数を求められること 10．媒質界面での反射と屈折につて、ホイヘンスの定理を用いて説明できること

授業内容

１．単振動と減衰振動の復習 　　　力学の基礎の観点から振動の運動方程式を扱う ２．複素数標記による振動の取り扱い 　　　複素数標記を用いて単振動と減衰振動の運動方程式を解く ３．強制振動と共鳴 　　　強制振動の特徴、特に振動数依存性及び減衰項の効果について理解する ４．振動の合成とうなり 　　　複数の単振動を合成した結果として現れる特徴的な物理現象を理解する ５．２次元の振動 　　　垂直方向に振動する２つの単振動の合成を扱い、直線振動と円振動を理解する ６．連成振動と基準振動 　　　複数の単振動が相互作用する系を取り扱う ７．演習 　　　前項までの理解を確かめるための演習問題を解く ８．波動現象 　　　波動現象の特徴と位相速度について理解する ９．弦の振動と圧縮波の波動方程式 　　　弦の振動と圧縮波の運動方程式から波動方程式を導く 10．波の反射 　　　媒体の固定端及び自由端での波動現象を理解する 11．進行波と定在波及び弦の固有振動 　　　定在波の概念を学び、応用として弦の固有振動を取り扱う 12．２次元、３次元の波と波数ベクトル 　　　２・３次元空間での波動の取り扱いを理解する 13．ホイヘンスの定理と反射・屈折 　　　ホイヘンスの定理に基づいて反射と屈折の現象を理解する 14．屈折率分散と回折 　　　プリズム及び回折格子による波長分散を理解する 15. まとめ

履修条件・関連項目

力学を履修済みであり、力学の基礎をあらかじめ理解していること。 関数のテーラー展開と、複素関数論の初歩をあらかじめ理解していること。 演習及び期末試験に向け、本学の標準時間に準ずる復習を行うこと。

テキスト・教科書

物理学通論Ⅰ　（原　康夫　著、学術図書出版）

参考書

成績評価の方法

演習　10% 　授業時間に随時実施する演習問題にたいして正しく解答できること 期末試験 90% 　「到達基準」に対応した期末試験の問題に対して正しく解答できること 直近の成績分布 S 16% A 32% B 20% C 18% D 14%

教員から一言

振動・波動は、物理学の一分野として身の回りのさまざまな現象を理解するために重要である。特に分子構造の分析、分子と光の相互作用、材料の熱・機械的性質などを理解する上でも重要である。

キーワード

単振動，減衰振動，強制振動，連成振動，波動

オフィスアワー

オフィスアワー：毎週火曜日５時限　４号館２４１号室

備考１

講義は対面で実施 資料掲載クラスコード　ejrveix

備考２

参照ホームページ

開講言語

日本語

語学学習科目

更新日付

2022/09/27 10:46:43