| 授業科目名 | 年度 | 学期 | 開講曜日・時限 | 学部・研究科 | 全担当教員 | 単位数 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 33969:力学入門 (8T) § 33970:物理科学1(8X) | 2022 | 春セメスター | 金4 | 理工学部 | 池田 研介 | 2 |
キャンパス
授業施設
授業で利用する言語
授業の概要と方法
この授業では,今後の学習の土台となる「基礎的な力学の考え方」(運動を表す量,力,エネルギー,運動量などの基本概念の意味,物理量の間の関係の理解,およびそれらのベクトル・関数・微分・積分・微分方程式などによる定式化/数学とのつながり等)を学びます.
高校物理と重なる部分が多いですが、より深く、より広く、より一般性のある形で体系的な力学を学びます。
受講生の到達目標
にして、力学運動なるものを説明し納得し予測する系統的方法を身に付ける事。運動方程式
という微分的な見方とエネルギー仕事概念を中心にした積分的見方を学ぶ事を目標とする。
点(質点)の運動にはじまり、広がりを持つ剛体の簡単な回転運動まで考察する。
事前に履修しておくことが望まれる科目
「力学入門演習」でより理解を深めることを勧めます。
この科目に関連する科目として、「熱力学入門」「振動波動入門」「電磁気学入門」を履修する事を勧めます。
授業スケジュール
| 授業回数/ 担当教員(複数担当の場合) |
テーマ |
|---|---|
| キーワード・文献・補足事項等 | |
1 1次元の運動、2次元の運動 |
|
力学の基本概念である加速度、速度の意味、ベクトル概念を復習する。 |
|
2 1次元の運動、2次元の運動 |
|
力学の基本概念である加速度、速度を微分概念とむすびつける |
|
3 運動の法則とその応用 1 |
|
運動の法則中最も重要と言われる慣性の法則の意味を議論し、そして慣性を破る力と加速度の関係からニュートンの運動の法則を論ずる。 |
|
4 運動の法則とその応用 2 |
|
運動の法則の「決定性」の意味、第二法則の微分方程式による数学的記述を議論する。座標のとり方によって発生する見かけの力(慣性力)に関しても議論 |
|
5自由運動、円運動、単振動 |
|
運動の法則の応用として、もっとも簡単な運動である自由運動、そして簡単な力とそれが引き起こす規則的運動を紹介する |
|
6 仕事とエネルギー |
|
仕事とその対になるエネルギーという物理量を導入しマサツと「非可逆性」について議論し、実例として自動車の運動や燃費などを考察する。 |
|
7 位置エネルギーとエネルギー保存則 |
|
理想的な力としての保存力を導入し運動の法則がエネルギー仕事定理を導く事を示す |
|
8 運動量と力積、衝突 |
|
運動の法則を運動量と力積のバランスという見方で見直し瞬間的撃力が作用する衝突の問題を考えエネルギー保存を再考する。 |
|
9 質量中心と質点系の運動 |
|
内力で相互作用するたくさんの粒子に対し系全体の位置である質量中心を導入し、その運動法則を導き、広がりを持つ物体のモデルとして最も簡単な「剛体」の並進運動に応用する。 |
|
10 剛体の運動1:角運動量、慣性モーメント |
|
剛体は並進すると同時に回転する。回転に関係した運動量として角運動量を導入し回転運動の「質量」である慣性モーメントを導入する。 |
|
11 剛体の運動 |
|
回転のエネルギーと固定軸まわりの運動回転のエネルギーを導入し、剛体運動で最も簡単な固定した回転軸周りの回転運動を記述する法則を議論する。
|
|
12 講義全体の復習と総括 |
|
講義の学修達成度を確認する。 |
|
|
|
|
授業実施形態
全15回対面授業とする
【BCPレベル2の場合 / In the case of BCP level 2】
全15回対面授業とする
【BCPレベル3~4の場合 / In the case of BCP level 3-4】
全15回オンライン授業とする。Zoom配信を利用しリアルタイム配信を行う。
授業外学習の指示
指定した教科書や推薦する参考書や配布する資料を参考にしたり、
自ら適切な本を探すなりして、説明を読み込み、関連問題を解いて、自ら学習を進めてください。
各週の授業内容で分からないことは、その週の内に解決するようにしましょう。質問を歓迎します。
成績評価方法
| 種別 | 割合(%) | 評価基準等 |
|---|---|---|
| 定期試験(筆記) | 0 | |
| レポート試験 (統一締切日を締切とするレポート) |
0 | |
| 上記以外の試験・レポート、平常点評価 (日常的な授業における取組状況の評価) |
100 | 評価の方法は「授業実施形態」で詳述したので略す。
|
成績評価方法(備考)
受講および研究に関するアドバイス
高校物理の知識に少し大学で学ぶ知識があれば、身の回りで起きる物理現象の多くをカラダで理解できると思うのです。
この講義ではいたずらに抽象的数学的な力学を学ぶのではなく、実際の日常体験--ものが落ちる、ものが回る、ものが止まるといった現象--をモデルにして、それを説明し納得する方法を微分的立場(運動方程式なるもの使う)と、それに逆の積分的立場(エネルギー、角運動量、運動量などを使う)を交えて考察します。僕もそういう講義になるように努めるつもりですが、皆さんも是非、日常のありふれた力学現象をメージしつつこの講義を受けてください。
教科書
| 書名 | 著者 | 出版社 | ISBNコード | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 科学者と技術者のための物理学Ia | R.A.サーウェイ | 学術図書出版社 | 4873610745 |
教科書(使用頻度、その他補足)
参考書
| 書名 | 著者 | 出版社 | ISBNコード | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 物理てならひ帖 | 大坂、土田、濱地、俵口、前 | 学術図書出版 | 「力学入門演習」で用いる問題集 |
参考書(使用頻度、その他補足)
参考になるwwwページ
https://yobinori.jp/video/mechanics.html
授業内外における学生・教員間のコミュニケーションの方法
備考
URL:http://www.ritsumei.ac.jp//students/pathways-future/course/curriculum.html