到達目標
１．物理の力学分野を数値計算するために必要な微分系での考え方を学ぶ。
２．物理現象のシミュレーションモデルを構築し，実際のソフトウェアとして実装する．
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 | 右に加えて、解析的に解ける物理の問題について解け、実装時の取捨選択ができる。 | 力学系を微分方程式で表されることを知り、各パラメータ間での数値上の計算方法が分かる | 物理学を微分で表現することが理解できない。 |
| 評価項目2 | 右に加えて、複数の手法を比較し、適切な方法のモデルを構築・実装できる。 | 物理現象のシミュレーションモデルを仲間と協力して構築・実装できる． | 物理現象のシミュレーションモデルを構築・実装できない． |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
物理学の分野には，実験や理論を主とするものの他に，計算を主とする領域がある．物理学の実験によって得られた膨大なデータは，コンピュータによって整理・分析されることが多くなっている．また，理論によって立てられた仮説を，実験することなくコンピュータによってシミュレーションを行うことも多い．この講義では，基礎的な物理現象について理解を深めると共に，コンピュータで扱うために必要な考え方を学ぶ．また，具体的なプログラミング環境を用いて物理現象のシミュレーションモデルを構築し，実際のソフトウェアとして実装する．
授業の進め方・方法:
講義およびプログラミング演習（演習設備を含めた自学自習を含む）で進める．教科書はなく，講義内容や演習問題は各時間ごとに示す．
注意点:
講義中においても必要なプログラムの実装および実行確認を行う必要があるため、ノートPCや携帯端末による所定のプログラミング環境の各自所有・利用が必須である。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
物理シミュレーションについて
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物理シミュレーションの社会的役割及びシミュレーションに必須の微分方程式形式の物理の基礎
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| 2週 |
運動方程式
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運動方程式から、各種公式の算出方法を知る。
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| 3週 |
座標変換と回転運動
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座標変換と微分形回転運動の方程式を学ぶ。
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| 4週 |
運動量と質点系
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運動量と質点系の考え方を学ぶ
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| 5週 |
剛体運動のパラメータ
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剛体運動のパラメータである重心と慣性モーメントを学ぶ
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| 6週 |
剛体運動の例と差分
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剛体運動の方程式を使った計算例と差分方程式について学ぶ
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| 7週 |
（中間試験） |
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| 8週 |
剛体運動のシミュレーション１
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片手の運動シミュレーションの基礎コード実装
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| 4thQ |
| 9週 |
剛体運動のシミュレーション２
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グループ内でのコードレビューと改善
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| 10週 |
剛体運動のシミュレーション３
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自然な片腕の運動にするための改良
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| 11週 |
粒子法シミュレーション１
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粒子法シミュレーションの基礎コードの実装
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| 12週 |
粒子法シミュレーション２
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グループ内でのコードレビュー及び改善
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| 13週 |
粒子法シミュレーション３
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ミルククラウンシミュレーションの実装
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| 14週 |
発表
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グループワークの結果について発表を行う。
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| 15週 |
（期末試験） |
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| 16週 |
総復習 |
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評価割合
| 試験 | 課題 | 実装 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 12 | 28 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 60 | 12 | 28 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |