物理学IIA Fundamental Physics IIA  更新日= 2014.10.19

対 象=工学部1年生(知能機械工学科)、科目種類=選択必修,後期, 2単位
 
0.
アナウンス; 

1.概要(授業の背景、目的、位置づけについてはシラバスに記載

2.講義予定と参考資料(シラバス記載内容と一部、順序変更あり)

波動

刺激的な参考書:佐藤文隆、松下泰雄「波のしくみ」(講談社ブルーバックス、B1575, 2007年)

参考:波動を含む多くのシミュレーションが体験できるHP http://www.falstad.com/mathphysics.html

 (Java Appletというソフトが必要:そのダウンロードHP http://java.com/ja/download/installed.jsp

解説:波動の物理学入門 2014.1019更新
1)
波動を表す関数(振幅と位相)
 要点:波の概念、性質、波の数式(1) 
例題:
波動1
例題:波動2 
例題:波動3 
題:波動4 
題:波動5 
例 題:津波 

2)波動方程式 の解とその重ね合わせ

解説:波の合成・干渉の位相子〔位相ベクトル〕による説明 
例題:波動方程式とその解1  

例題:波動方程式とその解2 
例 題:波動方程式とその解3 

題:コードを伝わるパルスの速度 

例 題:波の合成1  
3)
反射、屈折、干渉、回折

要約:波の反射と透過 

例題:固定端における波の反射 
例題:自由端における波の反射 
例 題:波の屈折 


4)
ドップラー効果

解説:ドップラー効果とその実例 

例題:運動物体の反射音の示すドップラー効果 

例題:赤血球の反射音の示すドップラー効果 

5)波の分散と群速度
例題:群速度1 
例題:群速度2 

 
6) 2,3次元の波動

説:2,3次元における波動 
例 題:2次元球面波(円形波)の振幅 
例 題2次元球面波(円形波)の一般解 

例 題:3次元球面波の振幅 

例題:3次元球面波の波動関数形 

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1)熱伝達

例題:ウィーンの法則の適用
例題:太陽定数の計算

例題:地球の放射平衡温度の推定  

例題:惑星の放射平衡温度の推定1  

例題:惑星の放射平衡温度の推定2 

)気体分子運動論
解説:気体分子運動論
 

(参考解説:気体分子の速度分布則と速さの分布則) 

例題:水素分子の速度 

例題:呼吸作用と酸素分子の速度 

)熱力学第一法則とその応用                 

解説(要旨):熱力学の立場と熱的変化      

解説(要旨):熱力学第一法則 とその応用  

例題:理想気体の等温変化における仕事と熱  

例題:理想気体の断熱変化における仕事                                                      

例題:理想気体の内部エネルギー変化 

例題:理想気体の断熱変化における関係   

例題:理想気体の断熱変化2  

例題:部屋の空気の内部エネルギー変化


4)熱力学第二法則とその応用

解説(要旨):熱力学第 二法則 とその応用 

例題:滝と水力発電 

 

例題:カルノー・サイクルにおける効率 

例題:原子力発電における理論的熱効率, 実効的熱効率、排熱 

例題:冷蔵庫の原理(1 

例題:冷蔵庫の原理(2  

例題:冷蔵庫の原理(3 

例題:理想気体のエントロピーの表現と断熱自由膨張におけるエントロピー変化 

参考:エネルギー消費速度の気候への影響 

 

参考: 異常気象とエネルギー 

 

参考: 地球表面における熱容量(消費速度)の限界 

3.成績評価(試験、レポート情報)

中間試験(30%)、期末試験(40%)、レポー ト(30%)

4.履修上の注意

講義の予習、復習を行うと、講義の理解がより深く、確実になる。
   
5.教科書・参考書

教科書: 原 康夫 「第3版 物理学基礎」、学術図書出版社
  
参考書:
物理学入門的なもの:
1)
AERA Mook 「物理がわかる」、朝日新聞社

2)アインシュタイン、インフェルト「物理学はいかにつくられたか(上、下)」、岩波書店

3)朝永振一郎「物理学とは何だろうか(上、下)」(岩波書店・岩波新書)

4)高野義郎「物理学の再発見I, II」(講談社・ブルーバックス)

5)愛知・岐阜物理サークル編「いきいき物理わくわく実験」(新生出版、1988年)

6)ガリレオ工房・滝川洋二編「物理がおもしろい!!」(日本評論社、1995年)


評価の高い(個性的な)教科書シリーズ
1)ファインマン「ファインマン物理学 I -力学-」(岩波書店) :図書番号(420、F−5、1他) 

2)バークレイ物理学コース「力学(上、下)」、丸善:図書番号(420, B-9,1-

3)ベネディック、ビラース「医系の物理1−力学(上)−」、吉岡書店:図書番号(420,B-11,1


物理のための数学:

1)香取眞理・中野徹「物理数学の基礎」 (サイエンス社)

2)和達三樹「物理のための数学」(岩波書店)

3)大槻義彦,青野修「物理数学」(培風館)

4)安達忠次「ベクトルとテンソル」(培風館)
 

ビデオ教材:
 物理教育ビデオシリーズ「メカニカル・ユニバース (Mechanical Universe)」
   全16巻(×約15-20分)、日本語版/英語版
   図書館(3階)にて利用可能。