理工・生命科学部教養科目KLAC Course
BSP100LC(初年次教育、学部導入教育及びリテラシー教育 / Basic study practice 100)物理学基礎IIBasic Physics II
西村 征也Seiya NISHIMURA
授業コードなどClass code etc
学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工・生命科学部教養科目KLAC Course |
添付ファイル名Attached documents | |
年度Year | 2021 |
授業コードClass code | H3321 |
旧授業コードPrevious Class code | |
旧科目名Previous Class title | |
開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
曜日・時限Day/Period | 木2/Thu.2 |
科目種別Class Type | |
キャンパスCampus | 小金井 |
教室名称Classroom name | |
配当年次Grade | |
単位数Credit(s) | |
備考(履修条件等)Notes | |
他学部公開科目Open Program | |
他学部公開(履修条件等)Open Program (Notes) | |
グローバル・オープン科目Global Open Program | |
成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
成績優秀者の他学部科目履修(履修条件等)Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
SDGsCPSDGs CP | |
アーバンデザインCPUrban Design CP | |
ダイバーシティCPDiversity CP | |
未来教室CPLearning for the Future CP | |
カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
千代田コンソ単位互換提供(他大学向け)Chiyoda Campus Consortium | |
カテゴリー<理工・生命科学部教養科目>Category | 理系教養科目(理科系) |
すべて開くShow all
すべて閉じるHide All
Outline (in English)
This course introduces the dynamics of a continuum such as a rigid body and a fluid to students taking this course.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的(何を学ぶか)Outline and objectives
力学の重要な応用分野として、連続体(質量の分布する媒質)の力学がある。本講義では、連続体の具体例として、剛体(こまのような大きさはあるが変形しない物体)と流体(水や空気などの流動する媒質)を扱う。前半では、剛体の回転や転がりについて学ぶ。後半では、流体を理解する上での基礎的な事項について学ぶ。
到達目標Goal
・回転あるいは転がる物体の運動エネルギーと角運動量を計算できる。
・物体の回転に対する運動方程式を立て、その解を求めることができる。
・流体のベルヌーイの定理を具体的な問題に適用できる。
・流体の流線や渦度を計算することができる。
・流体の質量の保存と連続の式との関係を説明することができる。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか(該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連)Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP2」と「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)(学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. )
講義を基本とする。毎回、理解を深め疑問を解消するために演習を行い、その答案を提出する。課題等に対しては学習支援システムを用いてフィードバックする。
アクティブラーニング(グループディスカッション、ディベート等)の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
あり / Yes
フィールドワーク(学外での実習等)の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
1:ガイダンス
質点系
後期の授業内容の説明
質点系と剛体
2:こまの運動エネルギー
大きさのある物体の回転の運動エネルギー
3:慣性モーメント
連続体としての剛体の扱い
様々な形状の剛体の慣性モーメントの計算
4:剛体の転がり
回転運動と並進運動の重ね合わせとしての転がりの記述
5:剛体の運動方程式
トルクが作用する場合の剛体の角運動量の時間変化
6:実体振り子
剛体の運動方程式の実例
7:中間試験と解説
1回目から6回目までの内容から出題
8:流体の考え方
流体を記述する物理量とその表現方法
9:速度場と流線
流線の考え方と計算法
10:ベルヌーイの定理
流体のエネルギー保存
11:ガウスの定理とストークスの定理
ベクトル場の発散と回転の計算法
ガウスの定理とストークスの定理の使用法
12:連続の式
連続の式の導出
13:流体の回転と渦度
渦度と角運動量の関係
渦菅と渦糸の考え方
14:定期試験と解説
8回目から13回目までの内容から出題
授業時間外の学習(準備学習・復習・宿題等)Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】
・高校物理には出てこない新しい数学や物理的概念が出てくるので、理解できるまでよく復習しておくこと。
・演習問題は解答例を配布する。試験に臨むに当たって、演習問題は必ず解けるようになっておくこと。
テキスト(教科書)Textbooks
必要に応じて参考書を指定する。
参考書References
力学(川村清著 裳華房)
力学の基礎(橋本正章・荒井賢三著 裳華房)
連続体の力学(巽友正著 岩波書店)
基礎物理数学 Vol.1 ベクトル・テンソルと行列(ジョージアルフケン・ハンスウェーバー著 講談社)
成績評価の方法と基準Grading criteria
試験を実施できる場合は、試験(80%)、レポート(20%)で評価する。
試験を実施できない場合は、レポート(100%)で評価する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
理解しやすい説明を行うために、板書とスライドを併用する。必要な教材は、授業支援システムにて共有する。