| 年度 |
2024年度 |
開講部局 |
教養教育 |
| 講義コード |
68150005 |
科目区分 |
基盤科目 |
| 授業科目名 |
一般力学I[1工二] |
授業科目名
（フリガナ） |
イッパンリキガク1 |
| 英文授業科目名 |
General Mechanics I |
| 担当教員名 |
東谷 誠二 |
担当教員名
(フリガナ) |
ヒガシタニ セイジ |
| 開講キャンパス |
東広島 |
開設期 |
1年次生 前期 １ターム |
| 曜日・時限・講義室 |
(1T) 金1-4：総K312 |
| 授業の方法 |
講義 |
授業の方法
【詳細情報】 |
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| 講義中心。授業は原則として対面で実施する。必要に応じて、LMS（Moodle）を利用したオンデマンド型授業やオンライン授業を併用する。 |
| 単位 |
2.0 |
週時間 |
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使用言語 |
J
:
日本語 |
| 学習の段階 |
1
:
入門レベル
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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 |
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| 授業のキーワード |
運動の３法則、運動方程式、微分方程式、振動、仕事、運動量、角運動量、ポテンシャル、力学的エネルギー、万有引力 |
| 教職専門科目 |
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教科専門科目 |
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教養教育での
この授業の位置づけ | 専門教育との有機的関連性を持つ前専門教育として，それぞれの専門分野を学ぶために必要な基礎的知識の学習により，基礎学問の論理的骨格や体系及び学問形成に必要な知識・技術を修得することを目標とする。 |
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| 学習の成果 | 各科目に応じた基礎学問の論理的骨格や体系及び学問形成に必要な知識・技術を理解・修得し，説明できる。 |
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| 授業の目標・概要等 |
力学は、電磁気学とともに、物理学や工学を支える重要な柱のひとつであり、理工系学生が基礎的素養としてマスターすべき大切な授業科目である。本講義は、工学部学生に力学の法則を体系的に修得させることを目的とする。「一般力学Ｉ」では質点の力学を講義する。また講義を理解するために必要な数学についても解説する。 |
| 授業計画 |
第1回：ベクトル、ベクトルの演算（スカラー積、ベクトル積、微分、積分）
第2回：いろいろな座標系（直交座標系、極座標系、円筒座標系）
第3回：位置ベクトル・速度・加速度の関係、運動の第１法則と慣性座標系
第4回：運動の第２法則（運動方程式）と第３法則（作用反作用の法則）、運動方程式（微分方程式）の解法
第5回：束縛運動
第6回：単振動の運動方程式、複素数とオイラーの公式
第7回：定数係数・２階線形常微分方程式の解法
第8回：減衰振動の運動方程式とその解法、および減衰振動の特徴
第9回：強制振動の運動方程式とその解法、および強制振動の特徴
第10回：運動量と力積、運動量保存則
第11回：角運動量、力のモーメント、中心力、角運動量保存則
第12回：仕事の積分表示、運動方程式と運動エネルギー
第13回：保存力とポテンシャルエネルギー
第14回：力学的エネルギー保存則とその応用例
第15回：万有引力とそのポテンシャルエネルギー
期末試験を実施する |
| 教科書・参考書等 |
教科書・参考書については各授業担当教員が指示する。
本授業では以下の教科書を用いる。初回授業までに大学生協教科書販売を通じて入手してくこと。
・「基礎から学ぶ力学」乾・畠中・星野（培風館） |
授業で使用する
メディア・機器等 |
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| 【詳細情報】 |
テキスト，配付資料（デジタルファイル），映像（ビデオ/PC/その他画像資料） |
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回：授業の前に、高校で学んだベクトルに関係した数学と、関数の微分、積分について復習しておく。ベクトルの微分について予習しておく。
第2回：極座標、円筒座標と直交座標との間の関係式を理解する。
第3回：位置ベクトル、速度、加速度の間の微分関係を理解する。
第4回：運動方程式が微分方程式であること、簡単な場合は積分すれば解けることを理解する。高校で学んだ”公式”を使わずに、運動方程式を立てて微分方程式を解いて導けるようになるまで復習する。
第5回：摩擦力の性質についてよく理解する。斜面や円軌道などにに沿って軌道が制限されている場合に物体にはたらく束縛力についてり理解する。
第6-9回：授業の前に、高校で学んだ３角関数、複素数、複素平面、指数関数について復習しておく。定数係数の２階線形常微分方程式の解法をマスターし、実際に単振動、減衰振動、強制振動の運動方程式が解けること。減衰振動と強制振動の運動の違いについて理解すること。
第１0回：授業の前に高校で学んだ運動量、力積について、復習しておくこと。
第11回：授業の前にベクトル積について復習しておく。角運動量、力のモーメントがベクトル積を用いて定義されることを理解する。また、中心力の作用をうけて運動する質点の角運動量が保存すること面積速度一定の法則との関係について理解する。
第12-14回：授業の前に高校で学んだ仕事について復習しておく。仕事が力と微少変位の内積の積分で表されること、保存力の特徴、保存力とポテンシャルエネルギーの関係を理解する。保存力の作用を受けて運動する質点の運動方程式から、力学的エネルギー保存則が導けることを理解する。
第15回：万有引力は保存力であることを理解し、そのポテンシャルを導けるようにする。また、万有引力と地球表面の重力加速度との関係を理解する。 |
履修上の注意
受講条件等 |
・１年生は必ずクラス指定に従うこと。
・受講生の状況により臨機応変に授業を進める。実際の授業進行は各担当教員に問い合わせること。
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| 成績評価の基準等 |
試験７０％程度、授業への参加態度３０％程度により行う |
| 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。 |