2025年度 (最新) 学院等開講科目教養科目群理工系教養科目

力学基礎１ H

開講元: 理工系教養科目
担当教員: 西口大貴
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火3-4 (W3-207(W323))
クラス: H
科目コード: LAS.P101
単位数: 100
開講時期: 2025年度
開講クォーター: 1Q
シラバス更新日: 2025年3月19日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

本講義では運動方程式による物体の運動の記述から始めて、質点の運動の基礎を講義する。

力学は自然を理解するための重要な学問である。また、専門コースでの理学、工学、生命科学を学ぶ上での必須の基礎学問である。本講義では運動の法則と運動の数学的記述を修得し、これを基に質点に関する力学現象を理解し、未知の力学問題を解く能力を養う。

到達目標

本講義を履修することにより、以下の知識と能力を修得する。
1) 速度、加速度、運動量、角運動量、力、力のモーメント、仕事、エネルギーなどの概念を正しく理解し、数学的に表現できる。
2) 運動の3法則と、これから導かれる保存則（運動量保存則、エネルギー保存則、角運動量保存則）を正しく理解し、実際の力学問題に応用できる。
3) 方程式で表された力学問題の数学的解を求めることができ、数学的解が意味する物理を説明できる。

キーワード

位置、速度、加速度、運動量、力、運動の3法則、運動量保存則、落下運動、単振動、放物運動、仕事、運動エネルギー、ポテンシャルエネルギー、エネルギー保存則、中心力、角運動量、力のモーメント、角運動量保存則、万有引力、ケプラーの法則

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

各講義の2/3は基礎的内容について、残る1/3は発展的応用的内容についての解説に充てる。講義内容の確実な理解と応用力を養うために、講義内容に関連した演習問題を物理学演習第一で出題する。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	運動の法則（慣性の法則、運動方程式、作用・反作用の法則、微分方程式による記述）	ニュートンの運動の３法則の意味を説明し、微分方程式による運動の記述を説明せよ。
第2回	運動の積分１（運動量保存則、エネルギー保存則）	運動方程式を積分して、運動量保存則とエネルギー保存則を導出せよ。
第3回	振動現象（単振動、減衰振動、強制振動）	減衰振動と強制振動の方程式を書き下し、その解を求めよ。
第4回	運動の積分2（角運動量保存則）	角運動量と力のモーメントの概念とベクトルの外積を用いた表現を説明せよ・
第5回	中心力を受ける質点の運動(惑星の運動、ケプラーの法則）1	中心力を受ける質点の運動方程式を、極座標表示で書き下せ。角運動量が保存することを説明せよ。
第6回	中心力を受ける質点の運動(惑星の運動、ケプラーの法則）2	ケプラーの法則を導出せよ。
第7回	非慣性系における運動の記述	遠心力とコリオリ力を導出せよ。

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

副島雄児・杉山忠雄『力学（講談社基礎物理学シリーズ）』講談社, ISBN-13: 978-4061572010

参考書、講義資料等

授業中に使用したスライド等は適宜webシステム等にアップロードする。

成績評価の方法及び基準

期末試験により評価する。

履修の条件・注意事項

履修の条件を設けない。