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２ D

開講元: 理工系教養科目
担当教員: 平山博之
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1-2 (W2-402(W242))
クラス: D
科目コード: LAS.P102
単位数: 100
開講時期: 2025年度
開講クォーター: 2Q
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

力学基礎１に引き続き、本講義では加速度運動をする座標系での運動や、質点系（相互作用をする質点の集り）と剛体（質点間の距離が一定の質点系）の力学を講義する。

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。本講義では力学基礎１で修得した質点の力学を基に、加速度運動をする座標系での運動を学ぶ。また、質点系の力学を学び、これを基に剛体の運動とつり合いを学ぶことで、未知の力学問題を解く能力を養う。

さらに、熱、波動、エネルギーの利用等への応用を考える力を養う。

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) 加速度運動をする座標系での慣性力（コリオリ力、遠心力）の概念を正しく理解し、数学的に表現できる。
2) 質点系の運動量、角運動量、エネルギーなどの概念、剛体の質量中心、慣性モーメントをなどの概念を正しく理解し、数学的に表現できる。
3) 剛体の運動とつり合いを正しく理解し、実際の力学問題に応用できる。
4) 振動と波動を正しく理解し、数学的に表現できる。
5) 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

座標変換、慣性力、コリオリ力、遠心力、相対座標、換算質量、重心、運動量、角運動量、エネルギー、剛体、つり合い、慣性モーメント、熱、波動

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	2質点系の運動（相対座標，換算質量）	2質点系の運動は質点の運動に帰着できることを説明せよ。
第2回	質点系の運動量と角運動量（質量中心，運動量保存則，角運動量保存則）	質点系の運動量保存則と角運動量保存則を説明せよ。
第3回	剛体の運動方程式と剛体のつり合い（力のモーメント，つり合いの条件）	剛体の運動を記述する方程式と剛体のつり合いの条件を説明せよ。
第4回	固定軸の周りの剛体運動（慣性モーメント，剛体の角運動量とエネルギー，剛体振子）	慣性モーメントの概念と慣性モーメントによる角運動量と運動エネルギーの表し方を説明せよ。
第5回	慣性モーメントの計算方法（平行軸の定理，薄板の直交軸の定理）	代表的な形の剛体について，慣性モーメントを求めよ。
第6回	剛体の平面運動（転がり運動）	剛体の転がり運動を説明せよ。
第7回	加速度運動をする座標系での運動（慣性力，コリオリ力，遠心力）	コリオリ力と遠心力を説明せよ。

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

戸田盛和、力学（物理入門コース1）、岩波書店

参考書、講義資料等

兵頭　俊夫　考える力学　学術図書出版

成績評価の方法及び基準

授業中に行う小テスト、授業後に課される課題のレポート、および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。