応用物理Ⅰ

科目基礎情報

学校	富山高等専門学校	開講年度	令和05年度 (2023年度)
授業科目	応用物理Ⅰ
科目番号	0101	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 1
開設学科	物質化学工学科	対象学年	4
開設期	前期	週時間数	前期:2
教科書/教材	高専の応用物理（小暮陽三編集，森北出版）
担当教員	高廣 政彦

到達目標

1.ニュートンの運動方程式を用いて質点の運動の解析ができる
2.エネルギー保存法則を用いて質点系の運動の解析ができる
3.慣性モーメントの具体的な算出ができる。
4.剛体の回転運動方程式を用いて各種剛体の運動の解析ができる

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	与えられた条件から運動方程式（微分方程式）を立て、一般解を求めるとともに初期条件から速度、位置を算出できる	質点の位置、速度、加速度のいずれかがが時間の関数で与えられたとき、初期条件を考慮してこれから他の量を計算することができる。	位置、速度、のいずれかから他の量を計算することができない。
評価項目2	力学的エネルギー保存則を用いて任意の質点系における速度と変位の関係を求めることができる。	位置エネルギー、運動エネルギーを与えられた条件から定量的に求めることができる。	エネルギー保存則を用いた定量的な計算ができない。
評価項目3	任意の立体の固定軸の周りの慣性モーメントを計算することができる。	回転軸の周りに対称性を有する一様な回転体の回転軸の周りの慣性モーメントを算出できる。	単純な回転体の慣性モーメントが求められない
評価項目4	複数の剛体ならびに質点からなる系において並進ならびに回転運動方程式から各物体の変位、速度、加速度、角速度、角加速度を計算することができる。	単一の回転体について、力のモーメントから回転角加速度を求めることができる。	回転の運動方程式を用いて力のモーメントと角加速度の関係を導けない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 A-5 （工学的な諸問題に対処する際に必要な数学，自然科学及び情報の基礎的知識を理解し，それらを適切に活用することができる。）

JABEE 1(2)(c) （数学及び自然科学に関する知識とそれらを応用する能力）

ディプロマポリシー 1 （物質 化学の中心分野である有機化学，無機化学，分析化学，物理化学，生物化学の知識・技術を身につけ，それらを応用した物質創成や技術の開発ができる。）

ディプロマポリシー 2 （課題発見能力，課題解決能力，プレゼンテーション能力を持ち，他者と協働できる。）

ディプロマポリシー 3 （豊かな教養と倫理観を身につけ，社会に貢献できる。）

教育方法等

概要:

与えられた条件から質点ならびに剛体の運動方程式を導出し、数学的手法を用いて運動を解析する。また、エネルギー保存の法則を用いた力学現象の定量的な把握を目標とする。

授業の進め方・方法:

一般科目の物理学で履修した内容を更に発展させ，自然現象の起因を学ぶとともに，数学を用いて物理現象の表現，解析することを目的とする．したがって講義と平行して数学が物理学にどのように応用されるかを具体的な演習問題を解くことを通じて学ぶ．
学修単位について：本授業は学修単位のため、授業時間以外に15時間相当の学習が必要である。

注意点:

線形代数（ベクトル）および微分方程式の解法を復習しておくと同時に，比較的複雑な積分計算ができるように復習しておくこと．
授業計画は，学生の理解度に応じて変更する場合がある。

授業の属性・履修上の区分

実務経験のある教員による授業

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	位置、速度、加速度ベクトル	ベクトルの時間微分と位置、速度、加速度ベクトルの関係について説明する
		2週	運動の法則	運動の第1、第2、第3法則に関して解説する。
		3週	運動方程式	運動方程式を解析的に解き、運動を求める手法に関して解説する。
		4週	重力と慣性力	慣性力ならびに重力場中での質点の運動に関して解説する。
		5週	エネルギー、エネルギー保存則	仕事、エネルギーおよびエネルギー保存則に関して説明し、保存力とポテンシャルに関して解説する。
		6週	２体問題，重心およびその運動	２つの質点の相互作用運動を，運動方程式を用いて解析する．
		7週	問題演習	質点の力学に関する問題演習を行う。
		8週	中間テスト
	2ndQ
		9週	運動量	運動量に関して説明し，これを用いて運動方程式の表現を試みる．
		10週	力のモーメントと角運動量	回転運動において重要な物量である力のモーメントと角運動量について学ぶ
		11週	剛体と回転の運動方程式、慣性ﾓｰﾒﾝﾄ	剛体の運動と回転の運動方程式について学び、慣性ﾓｰﾒﾝﾄとは何かを解説する
		12週	束縛運動	斜面を剛体が転がる運動を，回転運動方程式を用いて解析する．引き続き，回転を考慮した運動解析を行う．
		13週	慣性モーメント測定実験	円板状剛体の慣性モーメントの測定実験を行う．
		14週	問題演習	質点系ならびに剛体の力学に関する問題演習を行う。
		15週	期末テスト
		16週	期末テストの解答、アンケート

評価割合

	試験	レポート課題	合計
総合評価割合	80	20	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	70	20	90
分野横断的能力	10	0	10