年度 |
2024年度 |
開講部局 |
理学部 |
講義コード |
HD230000 |
科目区分 |
専門教育科目 |
授業科目名 |
連続体力学 |
授業科目名 (フリガナ) |
レンゾクタイリキガク |
英文授業科目名 |
Mechanics of Continuous Media |
担当教員名 |
石井 勲 |
担当教員名 (フリガナ) |
イシイ イサオ |
開講キャンパス |
東広島 |
開設期 |
3年次生 後期 セメスター(後期) |
曜日・時限・講義室 |
(後) 木7-8:理E104 |
授業の方法 |
講義 |
授業の方法 【詳細情報】 |
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講義中心,演習(レポート課題),板書多用 |
単位 |
2.0 |
週時間 |
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使用言語 |
B
:
日本語・英語 |
学習の段階 |
3
:
中級レベル
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学問分野(分野) |
25
:
理工学 |
学問分野(分科) |
06
:
物理学 |
対象学生 |
3年次生 後期(6セメスター) |
授業のキーワード |
ベクトル,テンソル,連続体力学,弾性波動論,量子弾性,流体力学 |
教職専門科目 |
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教科専門科目 |
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プログラムの中での この授業科目の位置づけ (学部生対象科目のみ) | 物性物理学や宇宙物理学等を理解していく上で,その基礎となる連続体力学や流体力学の入門的内容を学習する。 |
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到達度評価 の評価項目 (学部生対象科目のみ) | 物理学プログラム (知識・理解) ・素粒子物理学,宇宙物理学,天文物理学,固体物理学,物性物理学,放射光物理学などの専門分野の知識・理解 |
授業の目標・概要等 |
ベクトル,テンソル解析の基礎を復習して応用を学ぶと共に,弾性波動論および流体力学の基礎を習得する。 |
授業計画 |
第1回 授業ガイダンス,線形代数学の復習:スカラーとベクトル 第2回 勾配,発散,回転の描像と数学の統一的理解,スカラーとベクトルの定義 第3回 スカラー,擬スカラー,ベクトル(極性ベクトル),擬ベクトル(軸性ベクトル) 第4回 テンソルの定義,対称テンソル,反対称テンソル,高階テンソル 第5回 物体の形の変化(変位,変形,歪み,回転),歪みと回転の対称性 第6回 弾性波動論,応力,一般化されたフックの法則,固体中の音(弾性波)の運動方程式 第7回 弾性テンソル,立方晶結晶での運動方程式と解 第8回 立方晶結晶での運動方程式と解,量子弾性 第9回 流体力学序論,流線とオイラー的記述,粒跡線とラグランジュ的記述 第10回 ラグランジュ微分,完全流体の定義,完全流体の質量保存則 第11回 完全流体の運動方程式,うず(渦)の無い流れとベルヌーイの定理 第12回 非圧縮流体の運動,ベルヌーイの定理とトリチェリの定理 第13回 流れ,循環,揚力の起源 第14回 うず度,うず線,ヘルムホルツのうず定理 第15回 粘性流体とナヴィエ-ストークスの定理,レイノルズ数
レポート課題あり
適宜,幾つかの簡単で分かりやすい実験を交えながら授業を行う。 |
教科書・参考書等 |
○ 参考図書 ベクトル・テンソルと行列,George Arfken,講談社 固体物理学入門(上),Charles Kittel,丸善 ファインマン物理学IV 電磁波と物性,戸田盛和 (訳),岩波書店 弾性理論,Lev D. Landau Evgeny M. Lifshitz,東京図書 流体力学,今井功,岩波書店 流体力学,神戸勉,裳華房 |
授業で使用する メディア・機器等 |
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【詳細情報】 |
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授業で取り入れる 学習手法 |
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予習・復習への アドバイス |
第1~4回 線形代数学の復習と補充を行う。スカラー,擬スカラー,ベクトル,擬ベクトルを理解する。勾配,発散,回転を理解する。テンソルの定義,対称テンソル,反対称テンソルを学ぶ。 第5~6回 変位と変形の定義,歪み,回転,応力の対称性,一般化されたフックの法則を学ぶ。 第7~8回 固体中の音の運動方程式と,立方晶結晶を例に弾性率について学ぶ。発展的内容として量子弾性を紹介する。 第9~11回 流線と粒跡線,ラグランジュ微分,完全流体の質量保存則と運動方程式を学ぶ。 第12~13回 渦の無い流れとBernoulliの定理について学ぶ。流れ,循環,揚力の起源を理解する。 第14~15回 うずの性質(うず度,うず線など),粘性流体の基礎を学ぶ。 |
履修上の注意 受講条件等 |
ベクトルや行列などの基礎的線形代数学など,物理数学の知識を前提とする。 |
成績評価の基準等 |
レポート(90%程度),授業の取り組み(10%程度)で評価する。 |
実務経験 |
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実務経験の概要と それに基づく授業内容 |
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メッセージ |
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その他 |
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すべての授業科目において,授業改善アンケートを実施していますので,回答に協力してください。 回答に対しては教員からコメントを入力しており,今後の改善につなげていきます。 |