【力学演習】
(Exercises in Mechanics)
[物理学科 3群 必修 科目(配当年次: 第1学年 ) ]
 
単  位:2単位 単位認定者: 猿渡茂 教員免許取得のための必修科目
授業期間: 前期  15コマ 科目分担者: 山村滋典 科目:教科に関する科目(中・高 理科)
授業形態: 演習  週1コマ 施行規則に定める科目区分:物理学
 
授業の目的

自らの手で具体的な問題を解くことにより、講義(力学I)の基本概念を理解し、その問題解決能力を習得する。

教育内容

高校物理の力学の部分に関する教科書の問題その他をベクトルと微積分を用いて解いていく。

教育方法

力学Iの講義が終了した内容に対応する演習の教科書の問題を、レポート課題として前もって提出し、演習の時間はそれに基づいた問題を解く。終わらない場合はレポート課題とする。

 
講義内容(シラバス)
項  目 担当者 授業内容

1回

運動の法則と基本概念

猿渡、山村

有効数字、ベクトル表記法、速度と加速度のベクトル、運動の3法則

2回

力と運動

猿渡、山村

等加速度運動、物理量の次元と単位、重力による運動

3回

運動量と力積

猿渡、山村

力積-運動量定理、種々の力、すべり摩擦

4回

運動方程式の解法(1)

猿渡、山村

単振動、オイラーの公式、定係数同次線形微分方程式

5回

運動方程式の解法(2)

猿渡、山村

変数分離形微分方程式、空気抵抗を伴う落下運動

6回

仕事とエネルギー(1)

猿渡、山村

仕事率、運動エネルギー、仕事-エネルギー定理、線積分

7回

仕事とエネルギー(2)

猿渡、山村

保存力と非保存力、力学的エネルギー、ポテンシャルエネルギー-座標曲線

8回

極座標による記述(1)

猿渡、山村

極座標での運動方程式、等速円運動、単振り子、接線及び法線加速度

9回

極座標による記述(2)

猿渡、山村

中心力、万有引力の法則、万有引力エネルギー、球殻定理

10回

角運動量

猿渡、山村

ベクトル積、角運動量、トルク(力のモーメント)、面積速度、剛体のつり合い

11回

座標系の相対並進運動

猿渡、山村

相対速度と相対加速度、ガリレイ変換

12回

2体問題(1)

猿渡、山村

2体系の運動方程式、質量中心の運動と相対運動、換算質量、角運動量保存則

13回

2体問題(2)

猿渡、山村

惑星の運動、ケプラーの法則、円錐曲線

14回

2体問題(3)

猿渡、山村

衝突現象、運動量保存則、実験室系と重心系、2次元の衝突、反発係数

15回

まとめ

猿渡、山村

全体の確認と復習

 
到達目標

基礎的な力学の問題を自在に解けるようになる。

評価基準

小テスト、レポート及び期末試験により総合的に評価する。なお、欠席は減点する。

準備学習
(予習・復習)

毎回の課題のレポートを必ず提出して演習に臨むこと。

 
  (書  名) (著者名) (出版社名) (定価)
教科書 演習・物理学の基礎[1]力学 ハリディ他 培風館 1,100円+税
参考書 演習・物理学の基礎[2]波・熱 ハリディ他 培風館 950円+税
考える力学 兵頭 俊夫 学術図書出版社 2,000円+税