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
今枝 佑輔Yusuke IMAEDA
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 | 2023 |
| 授業コードClass code | H3323 |
| 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 | 小西館‐W304 |
| 配当年次Grade | 1年 |
| 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） |
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Outline (in English)
In Basic Physics I, we learned how to analyze the motion of a point mass. On the other hand, the object used for the analysis of motion, a point mass, is often insufficient for the analysis of motion of objects in the more realistic world, i.e., objects with size and shape. In this lecture, by extending the method of analyzing the motion of a point mass, we will learn how to analyze the motion of an object called a rigid body, which has size and shape but does not deform.
Before/after each class meeting, students will be expected to spend four
hours to understand the course content.
Your overall grade in the class will be decided based on the following
Term-end report: 60%, Submuted notes by PDF after each lecture: 40%
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
物理学基礎Ⅰでは質点の運動についてその解析方法を学んだ。一方、運動の解析に使われた質点という対象は、より現実的な世界における物体の運動、すなわち大きさや形をもった物体の運動の解析には不十分であることも多い。本講義では質点の運動の解析方法を拡張することで、剛体と呼ばれる大きさと形を持ちながらも変形しない物体の運動の解析方法について学ぶ。
到達目標Goal
質点の運動を記述する運動方程式を拡張することで、剛体の質量中心の運動を記述する運動方程式、及び回転の運動方程式がどのように導かれるのかを学ぶ。またその過程で質量に代わる物理量として、慣性テンソルや慣性モーメントと呼ばれる物理量が導入されることを理解する。さらに物体の運動を変化させる物理量としては、力のほかに力のモーメントと呼ばれる物理量が導入されることを理解する。そのうえで、実際の剛体運動の解析として解くべき関係式を導き、それを数学の知識を使って解き、具体的な剛体運動について解析できるようになることが目標となる。
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、以下に関連している。理工学部：「DP2」と「DP4」。
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. ）
講義は対面で行うが、板書はすべてzoom上のホワイトボードを共有・配信することでおこなう。資料の提示もzoomの画面共有を通じて行うので、受講に際してはzoomの受信を適切に行えるデバイスを持ち込んで使用すること。また初回授業までにzoomの使い方に慣れておくこと。zoomの接続先は別途指示する。
授業は講義形式で行うが質問は授業中随時受け付ける。受動的な受講ではなく、学生の積極的な授業参加を期待したい。また提出されたノートのうち良いものに関しては、次回の講義にてその一部を紹介し、学習の進め方、試験持ち込み用の自筆ノートの準備に対してフィードバックを行うことがある。（その際、個人情報に繋がる記述に関しては公開しない）
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]：質点運動の復習
ニュートンの運動の3法則
位置・速度・加速度、及び力の関係
2[対面/face to face]：質点系の運動(1)
運動量と運動量保存則
質量中心
3[対面/face to face]：質点系の運動(2)
角運動量と角運動量保存則
ベクトル積の復習
4[対面/face to face]：剛体
剛体とは
剛体運動の持つ自由度
剛体の質量中心
5[対面/face to face]：剛体の回転運動(1)
回転運動の数式表現
回転ベクトル
6[対面/face to face]：剛体の回転運動(2)
回転の運動エネルギー
7[対面/face to face]：慣性テンソル
慣性テンソルの導入
平行軸の定理
8[対面/face to face]：角運動量ベクトル
慣性テンソルと角運動量ベクトルの関係
9[対面/face to face]：慣性モーメント
慣性主軸
主慣性モーメント
慣性乗積
10[対面/face to face]：連続体としての剛体
連続体の質量中心
連続体の慣性モーメント
11[対面/face to face]：固定軸周りの剛体の運動(1)
質量中心の運動方程式
回転の運動方程式
剛体振り子の運動
12[対面/face to face]：固定軸周りの剛体の運動(2)
ヨーヨーの運動
剛体の斜面落下
13[対面/face to face]：剛体固定座標系での運動(1)
加速度系における運動方程式
遠心力、コリオリ力、オイラー力
14[対面/face to face]：剛体固定座標系での運動(2)
オイラーの運動方程式
コマの運動
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】
本講義では、高校で学んだ数学のうち、ベクトル、行列、数学Ⅲの微分積分を一通りは理解しているという前提で授業を進めます。これらの理解が不十分な場合には、並行して、高校数学について復習あるいは独習を行うとともに、授業中に積極的に質問し理解に努めるようにしてください。積極的な授業参加を期待します。
また後述のように、講義ノートを毎回PDF化したうえで提出してもらいます。ノートのPDF化については手段は問いませんが、授業中にその方法の一例については紹介します。また、復習時に新たに調べて理解したことなどをノートに追記して、ノートの記載事項を充実させることを推奨します。
テキスト（教科書）Textbooks
特定の教科書は特に定めない。
参考書References
演習力学[新訂版]（今井功ほかサイエンス社）
その他、必要に応じて講義中に紹介する。
成績評価の方法と基準Grading criteria
毎回、講義でとったノートをPDF化した上で提出してもらう。
この提出されたノートの内容評価を40%、期末レポートの内容評価を60%として、その合計で最終評価を決定をする。
ノートの評価基準は、もし期末試験が行われたと仮定した場合に、そのノートを試験会場に持ち込んだ時に十分な解答作成資料として機能するかどうかで判断する。
期末レポートに関しては、課された内容に関して、図、文章、及び数式展開によりしっかりと論理的な説明ができているか、他人がそのレポートを読んだだけで解答者からの補足説明を受けずにその内容を理解できるものとなっているか？で判断する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
担当初年度につき特になし
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
教室講義であってもzoomのスライド共有機能、ホワイトボード機能を使用して講義を行う。各自zoomを十分に操作・視聴できる環境やデバイスを準備し、その使い方に慣れておくこと。また提出ノートやレポートはPDF書類として提出することを求める。どのようにPDF書類を作成するか、その方法は問わないが、例えば手書きのものをPDF化するならばスマホアプリのスキャナなどを利用する方法がある。詳しいことは授業開始時に指示する。