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授業情報／Course information

科目一覧へ戻る 2021/09/22 現在

授業基本情報
科目名（和文）
／Course		 力学Ⅱ
科目名（英文）
／Course		 Mechanics II
時間割コード
／Registration Code		 22C21201
学部（研究科）
／Faculty		 情報工学部
学科（専攻）
／Department		 情報システム工学科
担当教員（○：代表教員）
／Principle Instructor （○） and Instructors		 ○市川　正美
オフィスアワー
／Office Hour		 市川　正美(水曜日 5限：情報工学部棟 2505号室／事前にメールなどで連絡を推奨)
開講年度
／Year of the Course		 2021年度
開講期間
／Term		 後期
対象学生
／Eligible Students		 2年次生
単位数
／Credits		 2.0
授業概要情報
更新日
／Date of renewal		 2021/03/01
使用言語
／Language of Instruction		 日本語
オムニバス
／Omnibus		 該当なし
授業概略と目的
／Cource Description and Objectives		 古典Newton力学は近代的な精密科学の先駆けとして最初に体系化された学問であり、その後の自然科学の基礎となっている。本講義は力学Ⅰを引き継ぐ形で質点系〔2質点、多質点〕の運動とその応用としての惑星運動、離散的な質点系の完備化することで数学的に定義された剛体に関する問題を中心に解説し、その後に解析力学の初歩的内容までを述べる。
目的は、(1) 現実のマクロな力学的現象を解析するための基礎的な知識を習得する。(2) 機械力学、制御工学が必要とする力学関係の基礎知識を提供する。ことである。
履修に必要な知識・能力・キーワード
／Prerequisites and Keywords		 「力学Ⅰ」を修得済みであることは必須の前提とします。さらに力学を力学の概念だけで理解することは難しくなり、1年次終了までに履修した数学全般を応用する力も必要です。
科目キーワード： 二体問題、質点系、連続体、剛体、回転運動、慣性テンソル、仮想変位、仮想仕事、ダランベールの原理、オイラー・ラグランジュの運動方程式、正準方程式
履修上の注意
／Notes		 教科書の後半部を学ぶため当然、レベルは高くなります。そのためにも「数学C〈基礎解析学〉・解析学」、「数学B〈基礎線形代数学〉・線形代数学」のそれぞれの内容全般を十分に理解していることが必要です。また解析力学という単元はこれまでに学んだ物理と異なりほとんど数学という体をなしているので「フーリエ解析」、「ベクトル解析と幾何学」等のより進んだ数学の受講を強く勧めます。
教科書
／Textbook(s)		 「考える力学」〔兵頭俊夫 著〕学術図書出版社
参考文献等
／References		 「キーポイント 力学」〔吉田春夫 著、岩波書店〕は非常によく書かれた副読本である。他にも「ビジュアルアプローチ  力学」〔為近和彦 著〕森北出版 に代表されるカラフルな書籍は兎にも角にも「問題は解けるようになる」という点ではそれなりに効能がある。最後に学習院大学の田崎教授が公開している資料「数学:物理を学び楽しむために」〔興味があれば，各自で検索のこと〕は理学部向きであるが、一読する価値がある。
自主学習ガイド
／Expected Study Guide outside Coursework/Self-Directed Learning Other Than Coursework		 使用教科書は「放送大学」において講義された「運動と力」という講義の底本になったことからも窺えるように、物理を選択せずに大学へ進学した理系学生向けに、必要とする数学もその都度準備しながら丁寧に記述されている。著者がこのテキストに込めた意図を理解できるくらいに真剣に読み込むことである。
資格等に関する事項
／Attention Relating to Professional License
備考
／Notes		 本科目は、一部または全部をオンライン〔オンデマンド〕授業で実施する可能性がある。
本授業では以下のアクティブラーニングを採用している：課題（宿題等）
授業計画詳細情報
No. 単元（授業回数）
／Unit (Lesson Number)		 単元タイトルと概要
／Unit Title and Unit Description		 時間外学習
／Preparation and Review		 配付資料
／Handouts
1 1 [2体問題]
惑星の運動を扱うための準備を行う
2 2 [2体問題の応用]
惑星の運動について述べる
3 3 [2体問題の応用 続]
衝突問題について解説する
4 4 [質点系の力学]
2体問題の一般化について述べる
5 5 [質点系の力学 続]
連続体を扱うための準備を行う
6 6 [剛体の力学]
解析学との関連を重視して、連続体としての剛体の導入を行う
7 7 [剛体の力学 続]
固定軸を持つ剛体の運動について説明する
8 8 [剛体の平面運動]
剛体の平面運動について、身近な例を取り上げて説明する
9 9 [剛体の空間運動]
慣性テンソルについて説明する
10 10 [剛体の空間運動 続]
現実の剛体の運動について解説する
11 11 [解析力学 (1)]
仮想仕事、ダランベールの原理について説明する
12 12 [解析力学 (2)]
ラグランジュの運動方程式、変分原理について説明する
13 13 [解析力学 (3)]
ハミルトンの原理、オイラー・ラグランジュの方程式について説明する
14 14 [解析力学 (4)]
一般化座標、一般化力について説明する
15 15 [解析力学 (5)]
ラグランジュの方程式の応用、ハミルトンの正準方程式について解説し、後続する講義との関連について述べる
16 16 [試験]
第1回から15回までの内容について筆記形式での試験を行う
授業評価詳細情報
到達目標及び観点／Learning Goal and Specific Behavioral Viewpoints
No. 到達目標
／Learning Goal		 知識・理解
／Knowledge & Undestanding		 技能・表現
／Skills & Expressions		 思考・判断
／Thoughts & Decisions		 伝達・コミュニケーション
／Communication		 協働
／Cooperative Attitude
1 万有引力の法則、Newton力学および数学を用いてケプラーが発見した3法則を概説できる(C)。 ○ ○ ○
2 連続体と見なされる物体の重心、慣性モーメントを計算できる(C)。 ○ ○
3 水平面、斜面を転がる円板，球の運動を解析できる(C)。 ○ ○ ○
4 仮想仕事の原理を応用して、平衡状態を計算できる(C)。 ○ ○
成績評価方法と基準／Evaluation of Achievement
※出席は2/3以上で評価対象となります。
No. 到達目標
／Learning Goal		 定期試験
／Exam.		 提出課題に対する回答内容
1 万有引力の法則、Newton力学および数学を用いてケプラーが発見した3法則を概説できる(C)。 ○ ○
2 連続体と見なされる物体の重心、慣性モーメントを計算できる(C)。 ○ ○
3 水平面、斜面を転がる円板，球の運動を解析できる(C)。 ○ ○
4 仮想仕事の原理を応用して、平衡状態を計算できる(C)。 ○ ○
評価割合（％）
／Allocation of Marks		 60 40

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