基礎物理学演習第一

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物理学の演習問題の解答を作成することを通して, 以下の事柄の日本語による習得を目的としています.
- 専門用語,
- 解答に関する戦略,
- 論理,
- 技能(特に数学).
なお、前期は力学と波動について、後期は熱学と電磁気学について演習を行います.

The aim is to learn the following in Japanese through the
preparation of answers to physics exercises.
- terminology,
- Strategies for solutions,
- Logic,
- Problem-solving skills (especially in mathematics).

The first semester includes exercises on mechanics and waves,
while the second semester covers thermodynamics and
electromagnetism.

なし。
None.

なし。
None.

教科書 :学域:の授業「物理概論」の教科書, 演習書.
参考書:
[1] Raymond A. Serway 「科学者と技術者のための物理学 Ia, Ib」(学術図書出版社)
[3] 副島、杉山「力学」講談社基礎物理学シリーズ1(講談社)
[4] 長谷川「振動・波動」講談社基礎物理学シリーズ 2(講談社)
[5] 二宮、並木、杉山「物理のための数学入門」講談社基礎物理学シリーズ10(講談社)

Textbooks : Textbook and exercise book for the undergraduate course 'Physics'.
Reference books:
[1] Raymond A. Serway, "Physics for Scientists and Engineers Ia, Ib" (Gakujutsu Tosho Shuppansha).
[3] Soejima, Sugiyama, "Dynamics", Kodansha Fundamental Physics Series 1 (Kodansha).
[4] Hasegawa, "Vibration and Wave", Kodansha Fundamental Physics Series 2 (Kodansha)
[5] Ninomiya, Namiki, Sugiyama, "Introduction to Mathematics for Physics", Kodansha Fundamental Physics Series 10 (Kodansha)

1 力学
=========
1. ガイダンス
- この授業の目的と進め方の説明、
- 座標, 座標系
- 運動学 :: 運動を数式で表す.
2. 質点運動の表わし方
- 時間変化するベクトルの数式
- 時間微分 :: 速度, 加速度
3. 運動の法則・運動方程式
- ニュートンの運動の法則
- 微分方程式
- 位置の微分方程式としての運動方程式
4. 常微分方程式の解法
- 二階定数係数線形同次微分方程式
- 変数分離型常微分方程式
5. 空気抵抗のある場合の落下運動
6. 単振動
7. 減衰振動
8. 力学的エネルギー
9. 力学まとめ

2 波動
=========
10. 波の表し方
- 力学的波動が生じるための要件、波の種類
- 正弦波(調和波)
11. 波動方程式
12. 波の運ぶエネルギー
- 単振動の集合として見た正弦波
- 正弦波が運ぶエネルギー
13. 基準振動と定常波
- 正弦定常波
- 定常波のエネルギー
- 重ね合せの原理
14. 波の反射と透過
- 波動方程式の解としての波動
- 固定端や自由端における反射・透過
15. 到達度確認テスト、解説.

[進め方] 下記のように授業を進める;
1) その回のテーマに関する解説,
2) 教員による例題の解答を板書,
3) 受講者による問題解答.
4) 教員による解答の講評

1 Mechanics
=========
1 Guidance.
- Explanation of the purpose of this exercise and how to proceed.
- Coordinates, coordinate systems
- Kinematics :: Representing motion in mathematical formulae.
2. Mathematical representation of motion
- Mathematical expressions for time depending vectors
- Derivatives of vectors with respect to time :: velocity, acceleration
3. Laws of motion and equations of motion
- Newton's laws of motion
- Differential equations
- Equations of motion as differential equations of position
4. Solution of ordinary differential equations
- Second-order constant coefficient linear homogeneous differential equations
- Ordinary differential equations with separate variables
5. Falling motion in the presence of air resistance
6. Simple harmonic oscillation
7. Damped oscillations
8. Mechanical energy
9. Summary of mechanics

2 Waves
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10. How waves are represented
- Requirements for mechanical waves to occur, types of waves
- Sinusoidal waves (harmonic waves)
11. Wave equation
12. Energy carried by waves
- Sinusoidal wave seen as a set of simple harmonic oscillations
- Energy carried by sine waves.
13. Characteristic oscillation and standing wave
- Standing wave
- Energy of the standing wave
- Superposition principle
14. Reflection and transmission of waves
- Waves as solutions to the wave equation
- Reflection and transmission at fixed or free ends
15. Achievement test, commentary.

The following is how the class will be conducted:
1) Explanations on the topic of the session,
2) Teacher's answers to example questions are written on the board,
3) Answers to questions by the students,
4) Critique of the answers by the teacher.

まず, 学域授業である物理学概論の復習を行なうこと.理解できない時には,
すぐに担当教員や本授業教員に質問すること.
First, review the undergraduate course 'Physics'. If you do not understand
something, ask your lecturer or the lecturer of this course
immediately.

[成績評価法]
授業中に解いた問題60%+期末試験40%。
[最低達成基準]
すじみちをたてて、力学に関する質問がおこなえるようになること。

[Grading system]
Problems solved in class 60% + final exam 40%.
[Minimum Achievement Criteria]
To be able to ask questions about mechanics in a logical way.

月〜金の12:10-12:50, 木・金曜日4限.他の時間でも, 都合がつけば相談に応じます.
Monday to Friday 12:10-12:50, Thursday and Friday
14:40-16:10. Other times are available on request.

この演習をとおして、(1)物理と数学がとてもいい友達であること、(2)筋道をたててはなすこと, の大切さを知ってもらいたい。
Through this exercise I hope you will learn the importance of (1)
Physics and mathematics are good friends and (2) to explain things
logically.

なし。
None.