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シラバス

※学期中に内容が変更になることがあります。

2020年度

11620065-002

△基礎物理学Ⅱ－2
Fundamental Physics II－2
2単位/Unit 秋学期/Fall 京田辺/Kyotanabe 講義/Lecture

和田　元

＜概要/Course Content Summary＞

物理学は理工学の基礎をなす科学の一つであり，「数学と言う言葉」によって理解されると言われるほど，数学と深い関係を有する．数学の知識を十分に高めることは，物理的現象の本質を把握できるようになることにつながる。本講では実際に物理学の問題を微分や積分などの数学を応用して解き，力学系の時間発展問題などの物理現象を，数学的に表現する手法を学ぶ。この手法は電気・電子工学などの工学の広い分野で用いられ，工学における「設計指針」を立てる上で有用であり，講義においては実際の数学的解法の利用について例示する。基礎物理学Ⅱでは古典力学の諸問題を扱う．特に衛星の姿勢制御やモーターの回転安定性などを理解する上で必要となる「慣性モーメント」についても学ぶ．気象予報などに興味がある学生諸君にも気象に現れる「コリオリ力」についても概説する．できるだけ研究開発業務や日常生活への力学分野の知識の応用を紹介するよう講義を進める．

＜到達目標/Goals,Aims＞

物理現象を式を用いて表し，実際の問題の解を得るために利用するアプローチは，電気工学科・電子工学科に設置されたほぼすべての科目に共通して説明される。数学的表現を用いて問題を解く基本姿勢を身につけることによって，２年生以降の基礎科目や専門科目に取り組む力を養う．このため，演習問題を解く際の，もっとも基礎となる関係式を見抜き，「閉じた連立方程式」を自ら立てることができるようになることを目標とする。

＜授業計画/Schedule＞

（実施回/ Week）	（内容/ Contents）	（授業時間外の学習/ Assignments）
（実施回/ Week）第1回	（内容/ Contents）物理問題での数学の利用とニュートンの運動法則	（授業時間外の学習/ Assignments）運動方程式の微分表現についての復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第2回	（内容/ Contents）運動方程式の積分と力学的ポテンシャル，積分経路	（授業時間外の学習/ Assignments）相互作用と外力ついての復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第3回	（内容/ Contents）保存則を用いた問題解法－エネルギー保存－	（授業時間外の学習/ Assignments）二次元ベクトルの記述方法の復習，演習提出
（実施回/ Week）第4回	（内容/ Contents） 3次元ベクトル表現と基本ベクトル演算	（授業時間外の学習/ Assignments）微分方程式の解の分類の復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第5回	（内容/ Contents） 2次元円筒座標系の運動方程式	（授業時間外の学習/ Assignments）振動系の共振の復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第6回	（内容/ Contents）角運動量ベクトルと保存則	（授業時間外の学習/ Assignments）ポテンシャルと仕事の復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第7回	（内容/ Contents）平面内相対運動	（授業時間外の学習/ Assignments）直線加速度計の復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第8回	（内容/ Contents）中心力場の運動：極座標による記述	（授業時間外の学習/ Assignments）基本ベクトルの復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第9回	（内容/ Contents）中心力場の運動：ケプラーの３法則	（授業時間外の学習/ Assignments）ベクトルの外積の復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第10回	（内容/ Contents）中心力場の運動：ケプラーの３法則（２）	（授業時間外の学習/ Assignments）極座標系による運動記述の復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第11回	（内容/ Contents）台風の力学―コリオリの力	（授業時間外の学習/ Assignments）楕円関数の性質の復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第12回	（内容/ Contents）質点系の問題：質量中心と質量中心系 n質点系の運動	（授業時間外の学習/ Assignments）経路を設定した積分方法の復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第13回	（内容/ Contents）剛体の運動：多質点系による剛体表現と角運動方程式	（授業時間外の学習/ Assignments）多質点系角運動方程式の復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第14回	（内容/ Contents）剛体の運動：慣性モーメントの定義	（授業時間外の学習/ Assignments）角運動方程式の復習，演習解答提出
（実施回/ Week）第15回	（内容/ Contents）剛体の運動：オイラーの方程式	（授業時間外の学習/ Assignments）数値解析による回転運動解法の復習，期末レポート準備

授業計画では講義内容の主要項目を挙げている。実際の授業進行については受講生諸君の理解度に応じて調整を行う予定であり，授業が必ずしもシラバス通りに進められるとは限らない。尚，一度でも欠席すると，その後の講義内容が理解できなくなる可能性が高いので，全回出席すること．万一欠席する際にも，友人からノートを貸してもらって自習しておくこと．

＜成績評価基準/Evaluation Criteria＞

毎回の演習と出席(平常点)	60%	毎回実施し，講義内容の理解を確認する．
期末レポート試験	40%	ニュートン力学の基礎的な部分の理解を確認する．講義途中で1-2回行う．

小テストでは，各回の講義の理解度を評価する。中間試験，期末試験では，基本的な知識を理解しているかどうか，これらの知識に基づき，問題を数学的に定式化し解く手順を理解しているかどうかを評価する。

＜成績評価結果/Results of assessment＞ 成績評価の見方について/Notes for assessment

登録者数	成績評価（%)						評点平均値	備考
登録者数	A	B	C	D	F	他	評点平均値	備考
78	9.0	34.6	33.3	19.2	3.8	0.0	2.3

＜テキスト/Textbook＞

兵頭　俊夫『考える力学』 (学術図書出版、2001)

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