【力学II】 [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: 中村厚 教員免許取得のための必修科目
授業期間: 後期  15コマ 科目分担者: 佐々木伸 科目:教科に関する科目(中・高 理科)
授業形態: 講義  週1コマ 施行規則に定める科目区分:物理学
 
教育目標

多くの物理現象に密接に関わる、振動・波動についての理解を深める。特殊相対論の基礎的概念を理解する。

教育内容

電磁気学・量子力学への橋渡しとして、振動および波動についての詳細な取扱いを行なう。特に多自由度の場合の解析は、今後の学習につながる重要な課題と位置づけられる。振動および波動の方程式の導出、またそれらの解法も詳細に解説する。特殊相対論の入門編を解説する。

教育方法

教科書の内容に沿って講義を進める。必要に応じてパソコンによるアニメーション等を用いて、基本的概念の理解を深める。

 
講義内容(シラバス)
項  目 担当者 授業内容

1回

円運動と単振動、バネの運動

佐々木

単振動の方程式を題材に、それが表す物理系、その解法、重ね合わせの原理等について解説する。

2回

連成振動(1)

佐々木

自由度2の系の運動の複雑さの背後にある、振動モードの概念を解説する。

3回

連成振動(2)

佐々木

連成振動系を題材に、一般的なモードの求め方を解説する。

4回

減衰振動

佐々木

抵抗がある場合の振動現象を考える。

5回

強制振動

佐々木

強制力の下における振動現象を考える。

6回

自由度Nの連成振動

佐々木

自由度Nの場合の連成振動を考える。さらに多自由度の系の振動モードについて考察する。

7回

弦の振動(1)

佐々木

弦の振動を記述する波動方程式を導出する。

8回

弦の振動(2)

佐々木

弦を伝わる横波について考察する。

9回

フーリエ級数

佐々木

フーリエ級数を導入し、振動現象の数学的取扱いに習熟する。

10回

弦を伝わる波動・波の重ね合わせ

佐々木

進行波の重ね合わせと、フーリエ級数展開について考察する。

11回

波束・群速度・位相速度

佐々木

波束、およびパルス、群速度の概念を導入する。定在波についての考察を与える。

12回

波と境界条件・平面波・球面波

佐々木

多次元の波動、電磁波等の簡単な考察をする。

13回

ドップラー効果

佐々木

ドップラー効果について考える。

14回

特殊相対論入門

中村

ローレンツ変換、質量‐エネルギー等価性について解説する。

15回

まとめ

中村・佐々木

全体の確認と復習

 
到達目標

振動・波動現象を定性的に把握するとともに、それらの定量的記述法に習熟する。特殊相対論の基礎的概念を習得する。

評価基準

毎回のレポート課題、期末試験(90%以上)により総合的に評価する。

準備学習
(予習・復習)

教科書をあらかじめ熟読しておくことが求められる。

その他

前期開講科目「力学I」の続編である。

 
  (書  名) (著者名) (出版社名) (定価)
教科書 振動と波動(物理テキストシリーズ7) 寺沢徳雄 岩波書店 2400円+税
参考書 (なし)