力学

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(a)主題
物理学概論第一で学んだ1質点の力学に関する知識を復習・補強するとともに、多質点系と剛体の力学に関する知識を修得する。日常的でより複雑な力学現象を理解するとともに、解析力学の基礎概念を学び、専門科目への橋渡しとする。
(b)達成目標
多質点系と剛体の力学に関する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

線形代数学第一、数学演習第一

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
物理学概論第一では省略された角運動量の概念を導入し、2質点系のケプラー問題、多質点系の規準振動、剛体の回転運動などを経て、解析力学への入門を行う。諸概念の解説を理解しながら、力学的な世界観を身につける。
(b)授業計画
第1回:質点の振動運動:減衰振動と強制振動
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
第3回:回転運動:中心力と角運動量の保存則
第4回:中心力場の運動:惑星運動、ケプラーの3法則
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)
第6回:2質点系の運動:重心運動と相対運動、換算質量
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
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
第9回:多質点系の力学(その3):強制振動、共振現象
第10回:剛体の力学(その1):剛体のつりあい、トルク
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
第12回:剛体の力学(その3):剛体の並進・回転運動
第13回:解析力学(その1):ニュートン力学と解析力学
第14回:解析力学(その2):ラグランジュ形式の基礎
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

(c)進め方(対面授業)
上記の内容について、WEB教材のPPTで説明したあと、演習問題を解いて提出してもらう。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-明-水1」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、授業の前の週の金曜日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)9:00よりPPTによる講義が始まる。講義(40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。)

*9:40-10:30 TA2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(Zoom、LINEなどで)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)
*多質点系の運動方程式の導出と求解ができる
*剛体の運動方程式と求解ができる

木曜日16:30-18:00

力学は重要な専門基礎科目である。

特になし