力学演習(Mエリア)

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(a)主題
力学で学んだ1質点の力学、多質点系と剛体の力学、解析力学に関する知識を復習・補強することと日常的力学現象に存在する問題を解決する知識を修得する。
(b)達成目標
多質点系と剛体の力学に関する応用問題が解けるようになる。

物理学概論第一、微分積分学第一、微分積分学第二、力学

線形代数学第一、線形代数学第二、数学演習第一、数学演習第二

教科書:原康夫「物理学基礎」(学術図書出版)(物理学概論第一、第二の教科書)
参考書:高木隆司「力学(I、II)」(裳華房)
河辺哲次「工科系のための解析力学」(裳華房)

(a)授業の概要
1質点の運動・振動・エネルギーと角運動量の概念による回転運動から、2質点系のケプラー問題、多質点系の規準振動、剛体の回転運動と並進運動、解析力学の基礎を内容とする。主に演習問題を解きながら、力学的な世界観を深め、問題解決の能力を身につける。

(b)授業計画
第1回:質点の振動運動:減衰振動と強制振動に関する演習
第2回:仕事とエネルギー:保存力と力学的エネルギーの保存則に関する演習
第3回:回転運動:中心力と角運動量の保存則に関する演習
第4回:中心力場の運動:惑星運動、ケプラーの3法則に関する演習
第5回:慣性座標系と加速度座標系:ガリレイ変換不変性、慣性力(遠心力、コリオリ力)に関する演習
第6回:2質点系の運動:重心運動と相対運動、換算質量に関する演習
中間試験
第7回:多質点系の力学(その1):重心運動と相対運動、衝突問題に関する演習
第8回:多質点系の力学(その2):規準振動、固有値と固有ベクトルに関する演習
第9回:多質点系の力学(その3):強制振動、共振現象に関する演習
第10回:剛体の力学(その1):剛体のつりあい、トルクに関する演習
第11回:剛体の力学(その2):剛体の回転運動、角速度、慣性モーメント、角運動量、運動エネルギーに関する演習
第12回:剛体の力学(その3):剛体の並進・回転運動に関する演習
第13回:解析力学(その1):ニュートン力学と解析力学に関する演習
第14回:解析力学(その2):ラグランジュ形式の基礎に関する演習
第15回:解析力学(その3):ラグランジュの方法による運動方程式の導出に関する演習
期末試験

(c)進め方
上記の内容について、WEB教材のPPTで説明したあと、演習問題を解いてもらう。必要に応じて宿題を課すことがある。詳細は下記の通りです。

0)まず、webclassのコース「2024 力学演習-明・杉-金2」にユーザー登録をしてください。

1)各回の講義用PPTと演習課題(PDFファイル)は、授業の週の火曜日17:00以降WebClassに公開しているので、予習と復習に活用すること。

2)10:40よりPPTによる講義が始まる。講義(20分程度)のあと、各自がWebcClassで指定された演習課題を解く。

*講義時間内に、課題の解答を終え、提出すること。
(注意:上記の期限に遅れて提出したものが0点となる。)
(病欠などにより提出できない場合、教務課の証明をメールに添付して、教員に相談すること。)

*11:00-12:10 TA4名による演習指導あり、積極的に質問すること

*学生同士のディスカッションは可、他人解答の写しは禁止(演習で徹底的に理解しておかないと、試験では点数が取れません)

3)WebClassに公開される課題の模範解答と返却された解答(次週の授業後)を参照しながら、自分の解答を見直す。

各回でその回の内容を消化できるように、予習・復習を行うことが重要です。

(a)成績評価方法:毎回の演習・中間試験・期末試験の結果を、次のように総合評価する。
演習 20%
中間試験 40%
期末試験 40%
(b)評価基準(最適達成基準)
*多質点系の応用問題について運動方程式の導出と求解ができる
*剛体の応用問題について運動方程式と求解ができる

金曜日16:30-18:00

力学演習は力学とともに重要な専門基礎科目である。

特になし