2024年度/2B30263001 (府大)

【火5】力学・電磁気学演習I <前期>

力学Iおよび電磁気学Iの講義の内容に即した演習問題をなるべく同時期に行い，講義の理解を深めるとともに，物理学を楽しむ上で大きな助けとなる計算力の向上を目指す。 講義の冒頭に前回行った内容に関連した確認テストを行い，講義終了時に配布されたレポート課題の解答を次回の講義までに作成する，というサイクルを繰り返す形式で進めていく。 確認テストやレポートの解答状況および履修者の希望に応じて下記の授業予定を変更する可能性がある。

担当教員氏名

小野 俊雄

科目ナンバリング

CSPHY2405-J2 (府大)

授業管轄部署

理学部

授業形態

演習

開講キャンパス

中百舌鳥

開講区分

週間授業

配当年次

2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 (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

本演習では，力学Iおよび電磁気学Iの講義内容を，実際に演習問題を解くことで理解を深めることを目的とする． 具体的な達成目標としては， (1) 力学の諸問題について運動方程式を立て，微分方程式の解法を応用して解くことが出来る。 (2) 物体の運動の変化の前後について成り立つエネルギー保存則や運動量保存則を書くことが出来る。 (3) 運動を見る座標系によって，見かけの力（慣性力）が現れることを論理的に説明できる。 (4) 変形の無い質点系（剛体）の回転運動を回転体の運動方程式を用いて導くことが出来る。 (5) ベクトル解析の知識を用いて，静電場や定常電流の元で成り立つマクスウェルの方程式を導出・説明できる。

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	ガイダンスとアンケート ベクトル解析入門	ベクトルの外積，ストークスの定理，ガウスの定理について調べて予備知識を仕入れておくこと
第2回	力学：運動の法則・保存則 電磁気学：ガウスの法則	力学Iのテキスト：1章から3章 電磁気学Iのテキスト：1章§3
第3回	力学：角運動量 電磁気学：静電場の基本法則	力学Iのテキスト：6章と7章 電磁気学Iのテキスト：1章§5
第4回	力学：慣性力 電磁気学：ポアッソン方程式	力学Iのテキスト：6章と7章 電磁気学Iのテキスト：1章§5
第5回	力学：二次元座標系 電磁気学：導体・鏡像法	力学Iのテキスト：8章 電磁気学Iのテキスト：1章§3-5
第6回	力学：惑星運動 電磁気学：静電場のエネルギー	力学Iのテキスト：8章 電磁気学Iのテキスト：1章§6
第7回	力学：中心力	力学Iのテキスト：9章
第8回	電磁気学：誘電体	電磁気学Iのテキスト：1章§7
第9回	力学：剛体の運動	力学Iのテキスト：10章
第10回	定常電流・電気抵抗・ビオ-サバールの法則	電磁気学Iのテキスト：2章および3章§1-3
第11回	力学：減衰振動 電磁気学：アンペールの法則	振動・波動のテキスト：3章 電磁気学Iのテキスト：3章§6
第12回	力学：強制振動 電磁気学：ベクトルポテンシャル	振動・波動のテキスト：4章 電磁気学Iのテキスト：3章§4
第13回	力学：連成振動 電磁気学：定常電流に作用する力	振動・波動のテキスト：5章 電磁気学Iのテキスト：3章§5
第14回	力学：連続体の振動 電磁気学：静磁場の基本法則	振動・波動のテキスト：6章 電磁気学Iのテキスト：3章§6
第15回	力学：波動方程式・フーリエ級数 電磁気学：磁性体	振動・波動のテキスト：7章，9章 電磁気学Iのテキスト：3章§7
第16回	期末試験（予定）	これまでの授業・演習問題の復習しておくこと

事前・事後学習の内容

基本的に力学Iと電磁気学Iの内容と並行して進めるので，両科目の復習が必要である．また，物理数学Aおよび物理数学Bで学習する内容も前提としている．そのためこれらの科目の復習とともに，物理の中で数学がどのように使われているかを意識しながら学習してほしい．物理学をより深く理解し，楽しむためには計算力を身につけることが大きな助けとなる．本演習で出題する問題以外にも，参考書の項で挙げた書物の他，各自で自分にあった演習書を見つけ，手を動かして計算力を高めること．

成績評価方法

成績評価は，到達目標の(1)〜(5)の達成度で成績評価を行う。C（合格）となるためには、到達目標の(1)〜(5)対応した基本的な演習問題が解けることが必要である。成績評価の手段として毎回の授業の冒頭で行う確認テストと宿題として課すレポートおよび期末試験の結果を用いる。成績評価に占める割合は、確認テストとレポートが50%，期末試験がそれぞれ50%とする．

履修上の注意

資料の配布は原則としてmoodle経由で行う． 講義中は携帯電話はマナーモードにし，鞄等にしまうこと。 やむを得ない理由で携帯電話を使用する必要がある場合は，申し出ること。 締め切りに遅れたレポートは，評点より50%減点する。 1週間以上遅れたレポートは受理しない。 履修者全員の同意が得られた場合は，講義時間帯や場所を変更することがある．

教科書

力学Iおよび電磁気学Iの講義で使用しているテキスト，講義ノートと配布プリントで進める．

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参考文献

竹内秀夫 著「しっかり身につく基礎から学ぶ力学」（現代数学社） 長岡洋介 著「物理入門コース3 電磁気学Ｉ－電場と磁場」(岩波書店)

オフィスアワー

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教員への連絡方法（メールアドレス等）

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その他

(関連科目)力学I，電磁気学I，物理数学A，物理数学B