2023年度/1GGB003203

【金3】基礎力学B1 /必:工<電物>N <前期>

質点運動の数学的表現方法と運動の３法則、運動方程式による典型的な運動の取り扱い方法を学習した後、保存力、位置エネルギー、運動エネルギー、運動量、角運動量などの基本的物理量を導入し、その性質を学ぶ。また、エネルギー保存則や角運動量保存則を基本法則から導き、これらの法則から様々な物理現象が理解できることを学習する。

担当教員氏名

魚住 孝幸

科目ナンバリング

XXXPHY1M003-J1 (公大) / FLPHY1929-J1 (府大)

授業管轄部署

国際基幹教育機構（学部）

授業形態

講義

開講キャンパス

中百舌鳥

開講区分

週間授業

配当年次

1年 (公大) / 1年 (府大)

注意: 配当年次は学部・学科によって異なる場合があるので、UNIPAで確認してください。

単位数

2単位 (公大) / 2単位 (府大)

注意: 実際の単位数は学部・学科によって異なる場合があるので、必ずUNIPAで確認してください。

到達目標

ニュートン力学の体系的学習を通じて、力学の基本事項に習熟するとともに、工学の様々な専門分野を理解するための基礎として活用できるようにする。「基礎力学B1」では、質点の運動法則の理解を深め、数学的な記述方法についても習熟する。具体的には以下の能力を身につけることを達成目標とする。 (1) ニュートンの３法則が説明でき、対象に応じて数学的に表現できること。 (2) 等加速度運動，空気抵抗のある場合の落下運動や振動現象（単振動・減衰振動・強制振動）などの典型的な運動について、適切に運動方程式を立て、それを解くことができること。 (3) 保存力と位置エネルギーとの関係、および運動方程式から力学的エネルギー保存則が導かれることを理解し、それらを用いた運動の記述ができること。 (4) 中心力場のもとで、運動方程式から角運動量保存則が導かれることを理解し、それを用いて惑星の運動が記述できること。 (5) 力学に必要な数学的手法（微分・積分，ベクトル解析，微分方程式の解法，オイラーの公式など）に習熟し具体的問題に活用できること。

各授業回の説明

授業	授業内容	事前・事後の学習内容
第1回	ガイダンス、質点の力学の概要と講義の流れ、学習の進め方	事前に配布する「予習・復習用スライド抜粋」にあらかじめ目を通しワーク問題に取り組むこと。事後には自習用演習問題に取り組み各回の理解を深めること （各回共通）
第2回	ニュートンの３法則、運動の記述、速度、加速度の定義	以下、第１回目と同じ
第3回	等加速度運動、自由落下、放物運動、位置ベクトル
第4回	空気抵抗のある場合の落下運動、変数分離型微分方程式
第5回	単振動、オイラーの公式
第6回	減衰振動、定係数２階線形微分方程式(1)
第7回	強制振動、定係数２階線形微分方程式(2)
第8回	中間試験
第9回	保存力と位置エネルギー、テイラー展開、ナブラ演算子
第10回	力学的エネルギー保存則とその応用、微分方程式によるアプローチとの共通点と相違点
第11回	ポテンシャル中の運動と安定点近傍での単振動
第12回	中心力場中の運動と角運動量保存則
第13回	質点系の力学の基礎、運動量保存則、重心・相対運動の分離
第14回	惑星の運動とケプラーの法則(1)、平面極座標による運動の記述、公転周期
第15回	惑星の運動とケプラーの法則(2)、軌道方程式と惑星の軌道
第16回	定期試験

事前・事後学習の内容

授業時間だけでは、講義内容をよく理解し、授業目標を達成することは困難です。予習復習用に講義ノート（スライド抜粋、穴埋め問題付き）を事前に配布します。また、授業テーマにあわせて毎回関連する自習用演習問題とその略解を配布します。授業時間外の学習では講義内容の予習・復習はもちろんのこと、問題演習を通じて理解を深めるようにしてください。

成績評価方法

授業目標（達成目標）の(1)～(5)の達成度で成績評価を行う。合格となるためには、(1)～(5)のすべての項目に関する基本的な問題が解けることが必要である。成績を評価する手段として、レポート、中間試験、定期試験を用いる。成績に占める割合は、レポート30%, 中間試験30%、定期試験40%であり、合計60%以上の点数であれば合格です。

履修上の注意

事前に配布する講義ノートの予習・復習と問題演習を通じて、授業内容の理解を深めてください。また、適宜配布するまとめプリントを活用して学習内容の整理と定着をはかってください。

教科書

小出昭一郎著「物理学(三訂版)」(裳華房)

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参考文献

・R. P. ファイマン著、宮島龍興 訳「ファイマン物理学 I 力学」(岩波書店)   “The Feynman Lectures on Physics”, vol. 1, Addison-Wesley Publishing Company. (英語) ・橋本正章・荒井賢三著「力学の基礎」(裳華房)

・原島鮮著「力学」(裳華房)

・V.D.バージャー・M.G.オルソン「力学」(培風館)

・市村宗武著「力学」（朝倉書店）

・原　康夫著「理工系の基礎物理　力学」(学術図書出版社)

・戸田盛和著「物理入門コース［新装版］　力学」(岩波書店) その他、微積分、線型代数、ベクトル解析関連の書籍

オフィスアワー

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