後期 月曜日 ４講時 川北キャンパスＢ１０１. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員(所属)/Instructor (Position): 齋藤 真器名 所属：理学研究科. 対象学部/Object: 工（6～16組）⑤. 開講期/Term: ２セメスター. 科目群/Categories: 全学教育科目学術基礎科目-基礎物理学. 履修年度: 2024. 科目ナンバリング/Course Numbering: ZDP-PHY102J. 使用言語/Language Used in Course: 日本語.
各学部の履修内規または学生便覧を参照。
連続体の力学と波動
Introductory Continuum Mechanics and Wave Motion
物理学の基礎である力学について基本的知識の獲得と問題解決法の習得をめざし、物理学的なものの見方に慣れるようにする。ここでは連続体の力学と波動について、基本的な原理や法則を知り、物理学の理解を深め、問題解決の能力をみがく。解析に必要となる数学的な能力をみがく。
Mechanics is a base of Physics. Through learning the basic knowledge and how to utilize it to solve basic problems and to get familiar with the logical approach to physics. The purpose of this course is to perceive the basic principles and physical laws governing the motion of continuum, solids and fluids, and to deepen the physical understanding and polish up the ability to solve problems with useful mathematics.
・連続体の力学と波動について、基本的な原理や法則を理解し、それぞれ基本式として表せる。
・弾性体の変形、波動の現象、流体の運動の数式を用いた記述と解析に必要な数学的基礎を身につける。
・典型的な現象を例にして、方程式の導き方や解き方について理解し、結果をグラフ等で表現する力を身につける。
･ To understand the basic principles and laws of Continuum Mechanics and Wave Motion and to be able to express the equations of physical laws.
･ To get mathematical skills to analyze and express the phenomena of deformation of elastic materials, wave motions and fluid motions.
･ To understand the logics of derivation and solving of equations and to get expression skills of the results with graphs and tables.
第01回 物理学の全体像、基本法則、物理学Ｂで学ぶこと
第02回 弾性体の応力とひずみ（ヤング率、剛性率、ポアッソン比）
第03回 弾性体の変形
第04回 波動（波動の複素数表示、進行波）
第05回 音の波動方程式
＊波動方程式の解法は、ISTU数学物理学演習の第21章の講義動画を参考にするとよい
第06回 弦の振動の波動方程式
第07回 波のエネルギー
第08回 波の重ね合わせ、干渉、うなり
第09回 定在波、共鳴
＊フーリエ級数については、ISTU数学物理学演習の第18章の講義動画も参考にするとよい
第10回 透過と反射
第11回 平面波と球面波、回折
第12回 流体の運動（質量保存則、運動量保存則、エネルギー保存則）
第13回 表面張力、ベルヌーイの定理
第14回 粘性流
第15回 まとめ
1st: Overview of Physics, basic physical laws and outline of this course
2nd: Strain and stress of elastic body [Young modulus, shear modulus (rigidity), Poisson ratio]
3rd: Deformation of elastic body
4th: Wave motion (complex variables expression, traveling wave)
5th: Wave equation
*The methods of solution is available in ISTU (Exercise in Mathematics and Physics, chap.21).
6th: Wave equation of string vibration
7th: Wave energy
8th: Superposition, interference, refraction of waves
9th: Standing wave, resonance
*The methods of solution is available in ISTU (Exercise in Mathematics and Physics, chap.18).
10th: Transmission and reflection
11th: Plane wave and spherical wave, diffraction
12th: Fluid motion (mass conservation law, momentum conservation law, energy conservation law)
13th: Surface tension, Bernoulli theorem
14th: Viscous flow
15th: Summary
定期試験、小テスト、レポート、出席により評価する。
By second semester examination, mini-tests, reports and attendance.
指定した教科書の授業当日の該当箇所を予習してくること。また、小テストやレポートの課題を中心に復習を徹底すること。
Preparation for each class based on the designated part of the textbook. Review after each class focusing on the mini-tests and report subjects.
不要
物理学Aを履修していることを前提とする。
Suppose to take Physics A in advance before this course.