更新日= 20１1.5.24
力学基礎 Fundamentals of Mechanics (総合システム工学科)
物理学 I
Fundamental Physics
I （その他の学科）
対象＝工学部1年生、科目種類＝必修,前期, ４単位
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.講義資料（シラバス記載内容と一部、順序変更あり）
授業の計画や進捗状況等については九州工業大学・情報科学センターの学習支援システム（Moodle）上
にて通知する予定です。
→ http://t.el.kyutech.ac.jp/moodle/login/index.php
基礎科目（総合システム工学科または各学科共通）をクリックする。
予習・復習など学習の仕方についてのアドバイス：
(1) まずは大まかに捉えるべし
(2) きちんと手順を踏んで覚えるべし
(3) 何度も失敗を繰り返し覚えるべし
（池谷裕二「記憶力を強くする」講談社、ブルーバックス、2001年. P.139.より）
各章の要約→例題→詳しい解説(＊印ファイル)
物理学と科学技術（ガイダンス）
(要 点) 物 理学と科学技術（ガイダンス）
速度と加速度（１）
(要 点)速度と加速度（１）
例題：等加速度運動
速度と加速度（２）
（要点）速度と加速度（２）―2，3次元系―
運動の法則と力の法則（１）
解説：ニュートンの業績
例題：運動の法則の意味
------------------------------------------------------------
運動の法則と力の法則（２）
例題：３ブロックの運動
例 題２ブロックの運動
例 題 ：人工衛星の運動
例 題 ：静止衛星の運動
力と運動（１）
(要 点）微分方程式としての運動方程式
例 題：（真空中の）放物運動
（参考： ２つの物体が重力で接触する時間、宇宙の重力崩 壊時間の計算）
--------------------------------------------------------------
力と運動（２）
例題；速度に比例する抵抗力による運動
例題；速度に比例する抵抗力と重力による運動
力と運動（３）
例題：油中 を落下する小球
例題：終端速度
例題：速度の2乗に比例する空気抵抗の下のスカイダイビング
例題：運動量変化と力積の応用（交通事故の際のシートベルトの効果）
単振動（１）
単振動（２）
減衰振動と強制振動
（位相のずれに対する逆tan関数の定義については、物理のための数学＠HP参照）
解説：強制振動と位相のずれ
例題：減衰振動（１）
例題：減衰振動（２）
例題：過減衰
例題：強制振動（１）
------------------------------------------------------------------
仕事とエネルギー（１）
解説:仕事とエネルギー
例題：フックの力による仕事とエネルギー
例題：重力のポテンシャルと力学的エネルギー保存
仕事とエネルギー（２）
例題:安定点のまわりの微小振動１
例題：原子間力へのモース・ポテンシャルモデル
仕事とエネルギー（３） 2,3次元
数学的準備：微分係数, 微分 とその応用（入門）
数学的準備：線積分とその応用（入門）
数学的準備：偏微分とその応用（入門）
参 考：運動法則から導出される定理と保存則
例題：鉛直面内の円運動における力学的エネルギー保存
例題:円直面内の円運動におけるたるまない条件
例題:単振り子の運動方程式を力学的エネルギー保存か ら 導出すること
-----------------------------------------------------------------
粒子の角運動量とトルク（１）
参 考：運動法則から導出される定理と保存則
例 題：角運動量の計算１
例 題：角運動量の計算2
粒子の角運動量とトルク（２）
例題：2次元運動における角運動量とトルク
例題：単振り子の運動方程式（角運動量からの導出）
粒子の角運動量とトルク（３）
例題：角運動量の保存
例 題：人工衛星の角運動量と大気摩擦の効果
例 題：太陽系形成モデル
-----------------------------------------------------------------
２粒子系の重心運動と相対運動（１）
解説：2粒子系の力学 -はねかえり係数を用 いていない解説-
２粒子系の重心運動と相対運動（２）
例題:バネでつながれた2粒子系への別の粒子の衝突
例 題:バネでつながれた2つの物体の運動
多粒子系の重心,運動量と角運動量
解説：多粒子系の力、運動方程式、仕事･エネルギー、回転運動の方程 式
例題：多粒子系の重心まわりの、重力によるトルク
(教科書、 7章問B5)
-------------------------------------------------------
剛体のつりあい
例 題：一様ではない剛体棒の全質量の重心
例題：壁にかけた剛体棒のつりあい
例題：一端を床におかれた剛体棒のつりあい
例 題：曲げた前腕のモデル１
例 題：曲げた前腕のモデル２
例題：水平に曲げた背骨にかかる力１
例題：水平に曲げた背骨にかかる力2
例題：背骨にかかる力
例題：半球とおもりのつりあい (教科書、 8章問B1)
例題：レーシングカーの形状 （教科書、 8章問B２の類題)
剛体の慣性モーメント
例題：スケート選手のスピン
例 題:剛体棒 の慣性モーメントの計算と平行軸定理
例題：塀の上の安定性 （教科書、8章問A6）
固定軸の周りの回転
例題:接触している2つの円板 （教科書、8章問A4）
例 題:剛体棒の回転
例題:船の波に対する安定性 （教科書、8章問B6）
平面運動
解説：剛体の平面運動
例題:ジュース缶の転がり速度比較 （教科書、8章問 A11）
8章問題B7へのヒント bicycle080804a
-----------------------------------------------
(補足：剛体の3次元運動）
回転によるベクトルの時間変化率
回転しているコマはなぜ倒れないか
-----------------------------------------------
3.成績評価（試験、レポート情報）
中間試験１（２0％）、中間試験２（20％）、期末試験（30％）、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
原 康夫、右近修治「物理学演習問題集−力学編」、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。