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もし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．
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。
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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
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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．
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| 7週 |
問題演習 |
質点の力学に関する問題演習を行う。
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| 8週 |
中間テスト |
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| 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．
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| 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
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| 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
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| 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．
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| 13週 |
慣性モーメント測定実験 |
円盤状剛体の慣性モーメントの測定実験を行う．
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| 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。
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| 15週 |
期末テスト |
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| 16週 |
期末テストの解答、アンケート |
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| 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 | 速度と加速度の概念を説明できる。 | 3 | 前1,前16 |
| 直線および平面運動において、2物体の相対速度、合成速度を求めることができる。 | 3 | 前1,前16 |
| 等加速度直線運動の公式を用いて、物体の座標、時間、速度に関する計算ができる。 | 3 | 前1 |
| 平面内を移動する質点の運動を位置ベクトルの変化として扱うことができる。 | 3 | 前1 |
| 物体の変位、速度、加速度を微分・積分を用いて相互に計算することができる。 | 3 | 前1 |
| 自由落下、及び鉛直投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。 | 3 | 前2 |
| 鉛直投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。 | 3 | 前2 |
| 水平投射、及び斜方投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。 | 3 | 前2 |
| 物体に作用する力を図示することができる。 | 3 | 前2 |
| 力の合成と分解をすることができる。 | 3 | 前2 |
| 重力、抗力、張力、圧力について説明できる。 | 3 | 前3,前4,前5 |
| フックの法則を用いて、弾性力の大きさを求めることができる。 | 3 | 前5 |
| 慣性の法則について説明できる。 | 3 | 前2,前4 |
| 作用と反作用の関係について、具体例を挙げて説明できる。 | 3 | 前2 |
| 運動方程式を用いた計算ができる。 | 3 | 前2,前3 |
| 簡単な運動について微分方程式の形で運動方程式を立て、初期値問題として解くことができる。 | 3 | 前3 |
| 静止摩擦力がはたらいている場合の力のつりあいについて説明できる。 | 3 | 前5 |
| 最大摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | 前5 |
| 動摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | 前5 |
| 仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | 前5 |
| 物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前5 |
| 重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前5 |
| 弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前5 |
| 力学的エネルギー保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 3 | 前5 |
| 物体の質量と速度から運動量を求めることができる。 | 3 | 前9 |
| 運動量の差が力積に等しいことを利用して、様々な物理量の計算ができる。 | 3 | 前9 |
| 運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 3 | 前9 |
| 周期、振動数など単振動を特徴づける諸量を求めることができる。 | 3 | 前3 |
| 単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。 | 3 | 前3 |
| 等速円運動をする物体の速度、角速度、加速度、向心力に関する計算ができる。 | 3 | 前3 |
| 万有引力の法則から物体間にはたらく万有引力を求めることができる. | 3 | 前4 |
| 万有引力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前4,前5 |
| 力のモーメントを求めることができる。 | 3 | 前5,前10 |
| 角運動量を求めることができる。 | 3 | 前10 |
| 角運動量保存則について具体的な例を挙げて説明できる。 | 3 | 前10 |
| 剛体における力のつり合いに関する計算ができる。 | 3 | 前10 |
| 重心に関する計算ができる。 | 3 | 前6 |
| 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 | 前6,前11 |
| 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 | 前11,前12 |