【授業概要】
・テーマ
機械工学の基礎として、力学の基礎的事項の復習確認と若干の数学的準備をした後に、現代物理学にも関わる振動と波動について学ぶ。
・到達目標
振動、波動現象を基本的に理解するために、その数式としての基本的表現と解析をすることができる。 具体的には、質点、質点系と連続体の振動と波動について、運動方程式が立てられ、解けるようになる。 これらの数式による結果の表現から、現象が読めるようになり、物理的な物の見方、考え方を身につける。
・キーワード
ニュートン力学、振動、波動、干渉、回折、波動方程式
【科目の位置付け】
機械工学の基礎能力をつける科目・機械システム工学科の学習・教育目標におけるAに対応する。
【授業計画】
・授業の方法
数式の取扱いは丁寧に行い、数学のために物理現象が理解できないと言うことの無いようにする。毎回、講義内容の重点事項に関する演習問題をレポートとして課し、理解を深めるようにして物理を苦手とする人にも興味が持てるようにする。
・日程
[力学基礎、ベクトル] 1. ベクトルの解析と微分方程式の基礎 2. 質点力学の基礎(質点、速度、等速円運動、加速度、ニュートンの運動の法則、放物運動) 3. 弾性体の基礎、流体の基礎 [振動と波動] 4. 単振動とその合成 5. 減衰振動 6. 強制振動と共鳴現象 7. 連成振動、座標変換、基準振動 8 .「中間試験と解説」 9. 孤立体の振動から連続体の振動へ 10. 弦の振動と棒を伝わる縦波 11. 波動方程式とその解―波動と境界、波面 12. ホイヘンスの原理と光の反射屈折、フェルマーの原理と光学距離 13. 光の干渉 14. 回折,回折格子,X線回折 15. 「期末試験と解説」
【学習の方法】
・受講のあり方
遠慮なく質問をすること。指定教科書に加えて補助テキストも必ず持参し、板書をノートする場合にはこれらに記載されている事項・図などとの重複回避を意識して行うのが、話の流れに集中できる観点から望ましい。
・授業時間外学習へのアドバイス
講義は大体教科書に沿っているので、予習をし、分からないこと、講義のときに質問したいことを決めておくこと。これを知りたいという受講の動機を持つようにするとよい。また、レポート問題を解きながら必ず復習し、理解を深めること。理解できないことは参考書などで調べ、理解できるようにし、ノートに補足説明を書くこと。分からないままにしないこと。
【成績の評価】
・基準
中間試験、期末試験、演習のレポートで評価し、60%以上を合格とする。
・方法
中間と期末の試験2回は必ず受けていること。この結果と、毎回の演習のレポートの結果を総合して成績を決定する。
【テキスト・参考書】
テキスト: 小出昭一郎 「物理学(三訂版)」 (裳華房) 参考書: 松平升 他 「理工教養 物理学 Ⅰ」 (培風館), 川村康文「確実に身につく 基礎物理学(上) 力学・熱力学・波動」(ソフトバンククリエイティブ), 阿部龍蔵 「力学・解析力学(岩波基礎物理シリーズ(1))」 (岩波書店)
【その他】
・学生へのメッセージ
現象をよく観察し、いきなり解を求めないで、自分の知識をもとに考えを粘り強く積み上げ、現象を理解するようにしよう。計算、演算は自分でこつこつとやってみること。地道な継続は力なり。
・オフィス・アワー
授業が終わった直後の時間。また、中間試験と期末試験前に各々時間を十分に割いて質問コーナーを設けるので、これを大いに活用すること。
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