ライブ講義　大学1年生のための力学入門

内容紹介

目次

第1章　物理学とは
1.1　物理学のわかりにくさと抽象性
1.2　物理学の論じ方
1.3　物理学の中の分野
1.4　物理学は科学の基盤
1.5　スポーツ・芸術と物理学
1.6　文学・歴史・経済・エンターテインメントと物理学
1.7　だまされないための物理学
1.8　危機管理・安全のための物理学
1.9　農学と物理学
1.10　物理学は陳腐化しない
1.11　法則・原理・定義・公理・定理
1.12　洞窟の影の比喩
1.13　科学にはモデル化が欠かせない
1.14　系は世界を単純化・モデル化したもの
1.15　概算
1.16　日常の言葉と物理学の言葉は違うことがある

第2章　力の基本
2.1　力とは何か？
2.2　4つの基本的な力
2.3　力の一般的な性質
2.4　万有引力
2.5　重力
2.6　計測器の校正と測定値の補正
2.7　kgf（キログラム重）という単位
2.8　電荷どうしが引き合ったり反発し合うクーロン力
2.9　電場，磁束密度，ローレンツ力
2.10　（発展）重力やクーロン力をベクトルで表す式

第3章　様々な力
3.1　弾性力（フックの法則）
3.2　糸やロープに働く張力
3.3　水圧と大気圧
3.4　水圧の大事な性質，パスカルの原理
3.5　浮力は圧力の不釣り合いで生じる力
3.6　垂直抗力
3.7　摩擦力（クーロンの摩擦法則）
3.8　応用：川を流れる水の水圧
3.9　（発展）応力と圧力
3.10　（発展）フックの法則の拡張

第4章　仕事とエネルギー
4.1　仕事の原理
4.2　仮想仕事の原理
4.3　エネルギーは仕事を一般化した概念
4.4　ポテンシャルエネルギー（位置エネルギー）
4.5　保存力
4.6　仕事率
4.7　電位・電位差・電圧
4.8　電流・電力・電力量

第5章　運動の三法則
5.1　ベクトルとスカラー
5.2　位置を微分すると速度，速度を微分すると加速度
5.3　「解析学の基本定理」で加速度から速度を，速度から位置を求める
5.4　等速度運動（等速直線運動）
5.5　等加速度運動
5.6　運動の三法則
5.7　慣性の法則（第一法則）は世界観の革命
5.8　運動方程式（第二法則）はニュートン力学の主役
5.9　質量と速度の積を運動量という
5.10　力が一定なら等加速度運動
5.11　等速度でも等加速度でもない直線運動
5.12　運命は決まっているのか？（ラプラスの悪魔）

第6章　様々な運動
6.1　単振動
6.2　（発展）角速度と位相
6.3　斜め投げ上げ
6.4　円運動

第7章　慣性系と慣性力
7.1　慣性の法則は慣性系の舞台設定
7.2　慣性系は複数ある
7.3　非慣性系は慣性力を導入して扱う
7.4　回転する座標系の慣性力：遠心力とコリオリ力
7.5　（発展）気象学のコリオリ力

第8章　力学的エネルギー保存則 (1)
8.1　運動エネルギー
8.2　力学的エネルギー保存則
8.3　問題の解答の作り方
8.4　物理学における保存則

第9章　運動量保存則
9.1　衝突現象で活躍する運動量保存則
9.2　運動量保存則：1つの質点バージョン
9.3　運動量保存則：2つの質点バージョン
9.4　重心を考えると簡単になる
9.5　衝突でエネルギーはどうなる？
9.6　弾性衝突・非弾性衝突
9.7　（発展）質点系の運動量保存則の証明
9.8　（発展）回転運動再考
9.9　（発展）量子力学におけるエネルギーと運動量

第10章　力学的エネルギー保存則 (2)
10.1　3次元空間における運動エネルギー
10.2　3次元空間における仕事は「線積分」で定義
10.3　3次元空間におけるポテンシャルエネルギー
10.4　3次元空間における力学的エネルギー保存則
10.5　振り子の運動
10.6　（発展）地球の形は「ジオイド」で表す
10.7　（発展）ポテンシャルエネルギーと力の関係

第11章　角運動量保存則
11.1　ベクトル同士の風変わりな掛け算「外積」
11.2　角運動量
11.3　角運動量保存則：1つの質点バージョン
11.4　角運動量保存則：複数の質点バージョン
11.5　回転運動の不思議
11.6　（発展）量子力学における角運動量

第12章　慣性モーメント
12.1　剛体というモデル
12.2　剛体の回転運動
12.3　慣性モーメントは剛体の回転を特徴づける量
12.4　慣性モーメントの応用：斜面を転がる丸い物体
12.5　（発展）分子の回転運動
12.6　（発展）剛体振り子
12.7　（発展）慣性モーメントと角運動量

第13章　熱力学入門
13.1　粒子の運動エネルギーと温度
13.2　理想気体の状態方程式（気体分子運動論）
13.3　理想気体の内部エネルギーと温度
13.4　熱力学第一法則はエネルギー保存則
13.5　熱容量と比熱
13.6　理想気体の定積モル比熱
13.7　理想気体の定圧モル比熱
13.8　理想気体のゆっくりした断熱変化
13.9　内部エネルギーとは？
13.10　エンタルピーはエネルギーの一種
13.11　エントロピー
13.12　可逆過程と準静的過程
13.13　不可逆過程
13.14　熱力学第二法則：孤立系でエントロピーは増大する
13.15　ヒートポンプ
13.16　カルノー・サイクル
13.17　（発展）ギブスの自由エネルギーは反応の方向を決める
13.18　（発展）ヘルムホルツの自由エネルギー
13.19　（発展）ボルツマン分布は熱平衡でのエネルギー分布
13.20　（発展）アレニウス型関数
13.21　（発展）飽和水蒸気圧曲線

第14章　（発展）量子力学入門
14.1　（発展）量子は奇妙な概念
14.2　（発展）光の放出・吸収と量子力学
14.3　（発展）シュレーディンガー方程式をわかったつもりになろう
14.4　（発展）前期量子論とボーア模型