物理学要論(5005)

科目基礎情報

学校	八戸工業高等専門学校	開講年度	令和08年度 (2026年度)
授業科目	物理学要論(5005)
科目番号	1AZ02	科目区分	一般 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位（講義）: 2
開設学科	産業システム工学専攻環境都市・建築デザインコース	対象学年	専1
開設期	前期	週時間数	0
教科書/教材	「工学系のための解析力学」　（河辺 哲次 著，裳華房）、教員作成プリント
担当教員	水野 俊太郎

到達目標

１. 古典力学の原理の復習と解析力学の成り立ちの理解。
２. 解析力学の手法を力学の問題に適用する方法を学ぶ。
３. 特殊相対性理論を中心に宇宙論の基礎を学ぶ。

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
評価項目1 ニュートンの運動方程式	座標変換の考え方と計算方法を理解できる	ベクトル微分方程式としてのニュートンの運動方程式を理解できる	座標変換による加速度の表現方法が理解できない
評価項目2 オイラー・ラグランジュ方程式	オイラー・ラグランジュ方程式を適用して様々な力学問題を解くことができる	オイラー・ラグランジュ方程式を適用して基本的な力学問題を解くことができる	オイラー・ラグランジュ方程式を適用して力学問題を解くことができない
評価項目2 現代宇宙論の基礎	特殊相対性理論を中心とする宇宙論の基礎が理解でき、熱力学の議論をもとに膨張宇宙の概要を理解できる	特殊相対性理論を中心とする宇宙論の基礎が理解できる	特殊相対性理論を中心とする宇宙論の基礎が理解できない

学科の到達目標項目との関係

ディプロマポリシー DP2 ◎ （産業発展への寄与）

教育方法等

概要:

　「物理学要論」ではまずニュートン力学を確認してから解析力学を学ぶ。ニュートン力学における変数や座標系の意味を確認し、変分原理等の数学的手法によりニュートン力学が一般化されより普遍的な力学の体系である解析力学が構築される過程を学ぶ。特にラグランジュ形式を扱う。それに続いて特殊相対性理論を中心に宇宙論の基礎について学習する。ニュートンの運動方程式がどのように修正されるのかを示す。

授業の進め方・方法:

　微分積分、微分方程式、フーリエ解析、確率・統計等、物理現象の数学的な表現方法の説明が中心となる。従って、これらの基礎となる数学を充分に復習しておくことが重要となる。試験を70% (中間試験50%、期末試験20%)、レポート課題・小テストを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:

ここで扱う物理現象は可能な限り各専攻に共通する項目を選んでいるので一見すると専門外の様な話題であっても興味を持って臨んでほしい。
本科目は学修単位であり60時間以上の自学自習が必須である。自学自習の成果はレポート課題および試験(中間試験、期末試験)によって評価する。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	１章 解析力学 ニュートンの運動方程式	ニュートンの運動方程式の理解を確認する。
		2週	一般座標とラグランジュの運動方程式	一般座標とラグランジュの運動方程式を学習する。
		3週	循環座標と保存則	解析力学における保存則と循環座標の関係について学習する。
		4週	停留値問題とハミルトンの原理	ラグランジュの運動方程式がハミルトンの原理から導出されることを理解する。
		5週	ラグランジュの未定乗数法	ラグランジュの未定乗数法を理解する。
		6週	様々な力学系	解析力学が様々な力学系に適用できることを確認する。
		7週	剛体	ラグランジュの運動方程式を剛体の運動に適用する。
		8週	振動	ラグランジュの運動方程式を振動現象に適用する。
	2ndQ
		9週	解析力学の演習	演習を通じて解析力学の理解を深める。
		10週	中間試験	解析力学の範囲についての理解を確認する。
		11週	２章 現代宇宙論入門 ニュートン力学と天体の運動	万有引力、ケプラーの法則を理解する。
		12週	光の物理と特殊相対性理論	電磁波の基礎概念、ローレンツ変換を理解する。
		13週	一般相対性理論と膨張宇宙	膨張宇宙の概念を理解する。
		14週	ビッグバン宇宙論	宇宙の熱史の基礎内容を理解する。
		15週	期末試験	宇宙論の範囲についての理解を確認する。
		16週	答案返却と総括授業	物理学要論の授業内容についての理解を確認する。

評価割合

	試験	課題	合計
総合評価割合	70	30	100
基礎的能力	70	30	100
専門的能力	0	0	0
分野横断的能力	0	0	0