概要:
「応用物理Ⅳ」では、工学系において重要な自然現象である剛体と波動現象について学ぶ。剛体と波動現象は数学的にシンプルで、その数学的な結果から性質を理解することになる。数学的な手法を多用する分野であるので、基礎となる三角関数や微分方程式の復習を兼ねながら説明を進めることになる。
授業の進め方・方法:
剛体と波動現象は数学的な理解が重要なので、それなりの計算力が必要とされる。また、剛体と波動現象は視覚的な理解も重要な要素となる分野であるので、説明には図を多用することになる。
到達度試験70%、課題・小テスト等30%として評価を行い、総合評価は100点満点として、60点以上を合格とする。
注意点:
・三角関数の性質、微分方程式の解法等をよく復習しておくこと。
・講義内容、テキストの本文中の公式の導出や、例題および基本的演習問題は自ら考え計算してみること。
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 物理 | 力学 | 剛体における力のつり合いに関する計算ができる。 | 3 | 後9 |
| 重心に関する計算ができる。 | 3 | 後9 |
| 一様な棒などの簡単な形状に対する慣性モーメントを求めることができる。 | 3 | 後10 |
| 剛体の回転運動について、回転の運動方程式を立てて解くことができる。 | 3 | 後11 |
| 波動 | 波の振幅、波長、周期、振動数、速さについて説明できる。 | 3 | 後12 |
| 横波と縦波の違いについて説明できる。 | 3 | 後12 |
| 波の重ね合わせの原理について説明できる。 | 3 | 後12 |
| 波の独立性について説明できる。 | 3 | 後12 |
| 2つの波が干渉するとき、互いに強めあう条件と弱めあう条件について計算できる。 | 3 | 後13 |
| 定常波の特徴(節、腹の振動のようすなど)を説明できる。 | 3 | 後13 |
| ホイヘンスの原理について説明できる。 | 3 | 後13 |
| 波の反射の法則、屈折の法則、および回折について説明できる。 | 3 | 後13 |
| 弦の長さと弦を伝わる波の速さから、弦の固有振動数を求めることができる。 | 3 | 後13 |
| 気柱の長さと音速から、開管、閉管の固有振動数を求めることができる(開口端補正は考えない)。 | 3 | 後13 |
| 共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる。 | 3 | 後14 |
| 一直線上の運動において、ドップラー効果による音の振動数変化を求めることができる。 | 3 | 後14 |
| 自然光と偏光の違いについて説明できる。 | 3 | 後15 |
| 光の反射角、屈折角に関する計算ができる。 | 3 | 後15 |
| 波長の違いによる分散現象によってスペクトルが生じることを説明できる。 | 3 | 後15 |