理工学部Faculty of Science and Engineering
PHY200XG（物理学 / Physics 200）流体と集団運動モデルDynamics of Fluid and Particles
阿久津 智忠Tomotada AKUTSU
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H9022 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 水1/Wed.1 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 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＜理工学部＞Category |
創生科学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
This course introduces fundamental knowledge of fluid mechanics, which is one of the foundations of the scientific and engineering fields, to the students taking this course; we will overview collective motions of a large number of particles as well. At the end of this course, the students are expected to obtain a basic fundamental idea of the fluid mechanics. After each class, the students are anticipated to spend four hours in order to understand the course contents. A report homework will be occasionally assigned after the each class, and the final grade will be calculated in 100% by basing on the performance of the each report homework.
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
この講義では、理工系分野の基礎の1つである流体力学について、基礎的事項を学ぶ。またその波及として、多数の粒子集団の運動を取り扱う方法について概観する。流体力学では一見して難解で親しみの少ない数学的表現が出てくると思うが、この講義ではその解法のテクニックを学ぶことを主たる目的にしない。数式の外見に惑わされずに、数式で表そうとしている物理的事項の本質の方に注意を向けてもらいたい。
到達目標Goal
流体の力学的な取り扱い方（流体力学）について、その基礎を理解する。それに必要な物理数学についても理解を深める。また、流体力学から様々な分野への応用例に触れることで、多面的なものの見方を身につける。
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、「DP1」と「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. ）
授業は講義を中心として行う。また適宜、演習としてレポート課題を課すことで、自ら手を動かし理解を深める機会を設ける。レポート課題はそれぞれの提出期限後の講義にて解答例を示すことでフィードバックとする。
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.)
なし / No
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
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※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[対面/face to face]：概要
概要および基礎的事項の確認。
2[対面/face to face]：静止した流体の力学
体積力と面積力について。パスカルの原理、浮力とアルキメデスの原理など。
3[対面/face to face]：流体運動の基礎1（流線と流体）
実在の流体と完全流体について。流線などの概念について。
4[対面/face to face]：流体運動の基礎2（オイラーとラグランジュの描像）
オイラーの描像とラグランジュの描像について。流れの連続の式など。
5[対面/face to face]：流体運動の基礎3（流体がしたがう運動方程式）
流体の運動方程式について。応力について。
6[対面/face to face]：流体運動の基礎4（ベルヌーイの定理の紹介）
ベルヌーイの定理の基礎について。
7[対面/face to face]：流体運動の基礎5（ベルヌーイの定理の応用）
ベルヌーイの定理の応用について。
8[対面/face to face]：流体運動の基礎の概括
ここまでの事項を総合的に俯瞰する。
9[対面/face to face]：粘性流体の導入1（レイノルズ数）
粘性流体の概要。レイノルズ数の紹介など。
10[対面/face to face]：粘性流体の導入2（抗力と揚力1）
抗力と揚力の概要について。
11[対面/face to face]：粘性流体の導入3（抗力と揚力2）
抗力と揚力の具体的事例について。
12[対面/face to face]：集団運動モデルの概要
集団運動モデルについて概観する。
13[対面/face to face]：集団運動モデルの例
気体分子運動論の概観、Maxwell-Boltzmann分布について。Vicsekモデルについて。
14[対面/face to face]：講義のまとめ
講義全体を通して学んだ事を概括する。
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.)
講義の回にもよるが、各回の復習は4時間程度が標準と思われる。講義で分からなかった事項については自習するなり質問するなりで少しでも解決しておくことを勧める。講義に先立って、ベクトル解析や偏微分、線積分や面積分などの物理数学を復習しておくとよい。適宜の間隔で課されるレポート課題（宿題）を提出すること。レポート課題にかかる時間は各自の達成度・理解度次第なのでなんともいえないが、早くて1時間程度、平均は4時間程度かと思われる。
テキスト（教科書）Textbooks
とくに指定しない。講義資料については、毎回の講義終了後にweb上へ載せる（課題レポートについても同様）。講義資料に参考書での対応箇所を記載するので、必要があれば各自、参照のこと。
参考書References
流体に関する書籍は難易度も様々で、応用まで含めると多数あるので、適宜、自分にあったものを選ぶとよいだろう。一例を以下にあげる。
今井「流体力学」物理テキストシリーズ9（岩波書店）
巽「流体力学」新物理学シリーズ21（培風館）
成績評価の方法と基準Grading criteria
レポート課題（宿題）100%とする。基本的に期限までの提出に限るが、正当な理由ある場合は申し立てがあれば、可能な範囲内でのみ考慮する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
基礎的な物理数学（微分積分のほか、キーワードとしては2重積分、3重積分、ガウスの定理など）の復習をしておくと、スムーズに学習できると思われる。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
なし。ただし、前述のとおり、講義後に授業で用いた資料と課題レポート（あれば）はwebに載せる。