物理学I
 Physics I
 担当教員:安達 義也(ADACHI Yoshiya)1,高橋 一郎(TAKAHASHI Ichiro)2
 担当教員の所属:1:理工学研究科(工学系)数物学分野,2:工学部非常勤講師
 開講学年:2年  開講学期:前期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:機能高分子工学科,物質化学工学科,バイオ化学工学科  科目区分:専門基礎科目・選択必修 
【授業概要】
・テーマ
工学部では,物理学は基礎として重要な科目であり,専門分野での勉強の基礎として必要です。この授業では,一般教育科目「力学の基礎(物理学)」を理解しているものとして講義する。また,後期に「物理学II」を受講しようと考えている人は,必ず「物理学I」を受講すること。「力学の基礎(物理学)」で学んだ運動の法則を基に質点系について応用し[剛体の力学]について講義する。次に,[振動と波動]について講義する。
「力学の基礎(物理学)」で学んだ質点の運動を基礎として,大きさを持った,より実際の物体に近いモデルである剛体の運動を考える。回転の運動が加わり,それに対応する運動方程式を学ぶ。さらに,いくつかの振動現象・波動現象についてその物理学的な考え方と数式的な取り扱い方(運動方程式・波動方程式)を学ぶ。
・到達目標
質点の運動と剛体の運動の相違点を説明できる。 剛体の運動方程式を表現できる。
その運動方程式を解いて,剛体の運動を理解することができる。 振動現象について運動方程式を理解し,特徴や性質を説明できる。
波動方程式を正しく理解し,波の特徴や性質を説明できる。
・キーワード
質点系,重心,角運動量,剛体,慣性モーメント,回転の運動方程式,単振動の運動方程式,定常波,波動方程式

【科目の位置付け】
一般教育科目「力学の基礎(物理学)」,専門基礎科目「物理学基礎」,「物理学I」,「物理学II」の4科目を学ぶことによって,体系化された物理学を理解できるようになっている。
・この科目は、物質化学工学科では学習・教育目標のBに該当する。
・この科目は、バイオ化学工学科では学習・教育目標のAに該当する。

【授業計画】
・授業の方法
この授業はA,Bの2クラス開講とし,Aクラスは実力向上を目指して多くの物理現象を扱い,Bクラスは基礎力の充実を目指して扱う物理現象を出来るだけ少なくし,高校で「物理」を学ばなかった学生にも理解できるように丁寧に説明する。クラス分けは全体を2分するように教員が決めて掲示する。レポートの課題はWEB上に公開する。URLは,http://phys.yz.yamagata-u.ac.jp/です.
・日程
[剛体の力学] [振動と波動]
1.質点の運動,運動方程式 10.単振動: 単振動の運動方程式,
2.2体問題,重心,質点系 11.減衰振動と強制振動: 共鳴
3.運動量と角運動量: ベクトル積,カのモーメント
4.運動量保存の法則: 衝突,力積 12.波の性質: 波の表現方法
5.重心運動と相対運動: 力学的エネルギー
6.質点系の角運動量: 保存則 13.弦の振動: 定常波,固有振動
7.剛体とそのつり合い: 静止している剛体の条件
8.慣性モーメント: 計算方法 14.波動方程式とその解
9.剛体の平面運動: 運動方程式 15.試験と解説

【学習の方法】
・受講のあり方
「質点の力学」を理解していることが前提であるが,理解が不足している場合は事前に自習しておくこと
・授業時間外学習へのアドバイス
教科書に沿って進めていくので次回の講義の該当箇所を読んでおくこと
講義の内容を復習して理解できない点,疑問に思う点を質問できるようにしておくこと

【成績の評価】
・基準
剛体の運動を理解し,運動方程式を解くことができること,および波動方程式をを理解し,振動と波動の現象の特徴を説明できることを合格の基準とする。
・方法
期末試験(80点),演習問題のレポート(20点)で評価する。成績評価点60点以上を合格とする。

【テキスト・参考書】
<テキスト>小出昭一郎著,「物理学(三訂版)」,裳華房
<テキスト>森田・安達・金子・加藤著,「工学基礎 物体の運動」,学術図書出版社

【その他】
・オフィス・アワー
安達:木10:00~12:00

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