 |
|
|
||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
◆本書のポイント◆
◎ 専門課程に進むと数式に微分積分が用いられることを考慮し，本書ではあえて微分積分を避けずに用いて解説した． |
◎ 教科書採用の先生方に講義用の図表ファイルをご用意しました． （→ 図表ファイルの見本例）
ファイルのご利用は講義のみに限らせていただきます．
◎ 演習問題の略解の補足説明 （pdfファイル）
◎ 補充問題 （pdfファイル）
◎ 補充問題の解答 （pdfファイル）
◎ 正誤表 （pdfファイル）
◎ はしがき （pdfファイル）
◎ 索引 （pdfファイル）
第I部 力学
1．力学が対象とするもの
2．位置ベクトルと座標
3．質点の運動学
4．質点の力学 〜ニュートンの運動の法則〜
5．自然界の様々な力
6．巨視的物体にはたらく力
7．様々な力のもとでの質点の運動
8．力学的エネルギーとその保存則
9．角運動量とその保存則
10．非慣性系での物体の運動
11．質点系の力学
12．剛体の力学
第II部 熱力学
13．熱力学が対象とするもの
14．熱平衡状態と温度
15．気体の分子運動論
16．熱力学第１法則
17．熱力学第２法則
第III部 電磁気学
18．電磁気学が対象とするもの
19．静電場
20．静磁場
21．電磁誘導
22．マクスウェルの変位電流の法則
23．マクスウェル方程式と電磁波
はしがき （pdfファイル）
第I部 力学
1．力学が対象とするもの
2．位置ベクトルと座標
2.1 座標の設定
2.1.1 位置ベクトルとデカルト座標
2.1.2 物理量の単位と次元
2.2 位置ベクトル
2.3 様々な座標
2.3.1 ２次元極座標
2.3.2 ３次元極座標
2.3.3 円柱座標
3．質点の運動学
3.1 速度と速さ
3.1.1 １次元運動の場合
3.1.2 ３次元運動の場合
3.2 加速度
3.3 速度と加速度の２次元極座標表現
3.4 運動学から力学へ
3.5 基本的な運動
3.5.1 等速運動
3.5.2 等加速度運動
3.5.3 等速円運動
4．質点の力学 〜ニュートンの運動の法則〜
4.1 運動の第１法則（慣性の法則）
4.2 運動の第２法則（運動方程式）
4.2.1 ニュートンの運動方程式
4.2.2 質量と重さ
4.2.3 運動状態の確定
4.2.4 運度量
4.2.5 力積
4.3 運動の第３法則（作用・反作用の法則）
4.3.1 作用・反作用の法則
4.3.2 運動量保存の法則
4.3.3 ２つの質点の衝突
5．自然界の様々な力
5.1 自然界の４つの基本的な力
5.2 万有引力
5.2.1 ニュートンの万有引力の法則
5.2.2 重力
5.3 電磁気力
5.3.1 電荷と電気量
5.3.2 クーロンの法則とクーロン力
5.3.3 万有引力と電磁気力の大きさ
6．巨視的物体にはたらく力
6.1 垂直抗力と張力
6.2 摩擦力
6.2.1 静止摩擦力
6.2.2 動摩擦力
6.3 粘性抵抗と慣性抵抗
6.3.1 粘性抵抗
6.3.2 慣性抵抗
6.4 弾性力（復元力）
7．様々な力のもとでの質点の運動
7.1 粗い面を滑る質点の運動
7.2 粘性抵抗を受けながら落下する質点
7.3 弾性力のもとでの質点の運動
7.3.1 一般解の天下り的な導出
7.3.2 解の物理的意味
7.3.3 一般解の形式的な導出
7.4 振り子の微小振動
7.5 粘性抵抗を受けて運動する振動子
7.6 周期的な外力のもとでの振動子の運動
7.6.1 身の回りの強制振動
7.6.2 周期的な外力のもとでの振動子の運動
7.6.3 うなりと共振
8．力学的エネルギーとその保存則
8.1 仕事
8.1.1 一定の力がする仕事
8.1.2 仕事の一般式
8.2 保存力と位置エネルギー
8.2.1 保存力と非保存力
8.2.2 位置エネルギー（ポテンシャルエネルギー）
8.2.3 ポテンシャルエネルギーと保存力の関係
8.2.4 等ポテンシャル面
8.2.5 平衡点
8.3 力学的エネルギー保存の法則
8.3.1 運動エネルギーと仕事の関係
8.3.2 力学的エネルギー保存の法則
8.3.3 位置エネルギーをポテンシャルエネルギーとよぶ理由
9．角運動量とその保存則
9.1 角運動量
9.2 角運動量と力のモーメント
9.2.1 角運動量の時間変化
9.2.2 中心力と角運動量の保存則
10．非慣性系での物体の運動
10.1 並進運動座標系
10.1.1 並進運動座標系での物体の運動
10.1.2 ガリレイの相対性原理
10.2 回転座標系
10.2.1 ２次元の回転座標系
10.2.2 回転座標系での運動方程式
11．質点系の力学
11.1 質点系にはたらく力 〜内力と外力〜
11.2 質点系の運動量
11.3 質量中心（重心）の運動
11.3.1 質量中心とその運動方程式
11.3.2 質量中心と重心
11.4 質点系の角運動量
11.5 重心座標系での質点系の運動
11.5.1 重心座標系
11.5.2 質点系の運動エネルギー
11.5.3 重心の角運動量と内部角運動量
11.5.4 全角運動量の運動方程式の分離
12．剛体の力学
12.1 剛体とは
12.2 剛体の自由度と運動方程式
12.2.1 自由度と拘束条件
12.2.2 剛体の自由度
12.2.3 剛体の運動方程式
12.3 連続的な質量分布をもつ剛体
12.4 固定軸の周りの剛体の回転運動
12.4.1 回転の運動方程式と慣性モーメント
12.4.2 固定軸の周りの回転運動の具体例
12.5 慣性モーメントに関する諸定理
12.6 慣性モーメントの具体的な計算
12.6.1 長さl，質量M の一様な棒
12.6.2 半径a，質量M の薄い円板
12.6.3 半径a，質量M の球体
12.7 剛体の平面運動
第I部【力学】演習問題
第II部 熱力学
13．熱力学が対象とするもの
14．熱平衡状態と温度
14.1 “温かさ”の尺度
14.2 熱平衡状態
14.3 熱力学第0法則
14.4 温度
14.4.1 温度の導入
14.4.2 セルシウス温度
14.4.3 物体の熱膨張（体積膨張と線膨張）
14.5 経験的温度と熱力学的温度
14.5.1 シャルルの法則
14.5.2 経験的温度と熱力学的温度
14.6 理想気体の状態方程式
14.6.1 ボイル‐シャルルの法則
14.6.2 アボガドロの法則
14.6.3 理想気体の状態方程式
14.6.4 実在気体
14.7 状態量と状態方程式
15．気体の分子運動論
15.1 気体の圧力
15.1.1 ベルヌーイの関係式
15.1.2 エネルギー等分配則
15.2 内部エネルギー
15.2.1 理想気体の内部エネルギー
15.2.2 ジュールの法則
16．熱力学第１法則
16.1 熱とは何か
16.1.1 熱の本性
16.1.2 熱と内部エネルギー
16.2 熱力学第１法則
16.2.1 ジュールの実験
16.2.2 熱力学第１法則
16.3 準静的変化による仕事
16.3.1 系が外部にする仕事
16.3.2 準静的変化
16.3.3 準静的変化と可逆変化
16.4 熱容量
16.4.1 熱容量の一般論
16.4.2 定積熱容量と定圧熱容量
16.5 理想気体の断熱変化
17．熱力学第２法則
17.1 熱機関
17.2 カルノーサイクル
17.2.1 熱機関の効率を悪化させる原因
17.2.2 カルノーサイクルの動作
17.2.3 カルノーサイクルの効率
17.2.4 可逆機関の順サイクルと逆サイクル
17.3 熱力学第２法則
17.3.1 クラウジウスの原理とトムソンの原理
17.3.2 カルノーの定理
17.4 熱力学的温度
17.4.1 可逆機関の効率
17.4.2 熱力学的温度
17.5 エントロピー増大の法則
17.5.1 可逆機関における不偏量
17.5.2 不可逆変化とエントロピー増大
17.5.3 エントロピーの微視的解釈
第II部【熱力学】演習問題
第III部 電磁気学
18．電磁気学が対象とするもの
19．静電場
19.1 電荷と電気素量
19.2 クーロンの法則とクーロン力
19.2.1 クーロンの法則
19.2.2 クーロン力のベクトル表現
19.3 重ね合わせの原理
19.4 電場
19.4.1 １個の点電荷がつくる電場
19.4.2 複数の点電荷がつくる電場
19.4.3 連続分布する電荷がつくる電場
19.5 電気力線
19.6 ガウスの法則
19.6.1 電気力線の本数
19.6.2 ガウスの法則（積分形）
19.7 ガウスの法則の応用
19.8 静電ポテンシャル
19.8.1 クーロン力のする仕事と保存力
19.8.2 静電ポテンシャル（電位）
19.8.3 複数の点電荷がつくる静電ポテンシャル
19.8.4 静電ポテンシャルの勾配
19.8.5 等電位面
19.9 導体
19.9.1 静電誘導
19.9.2 導体の帯電
19.10 コンデンサーと静電容量
19.10.1 静電容量
19.10.2 コンデンサー
19.10.3 平行平板コンデンサー
19.11 電場のエネルギー
19.11.1 コンデンサーに蓄えられるエネルギー
19.11.2 電場のエネルギー密度
20．静磁場
20.1 電流
20.2 オームの法則
20.2.1 オームの第１法則と第２法則
20.2.2 オームの法則の微視的説明
20.3 直線電流の間にはたらく力
20.4 磁場と磁束密度
20.5 アンペール力とローレンツ力
20.5.1 アンペール力とフレミングの左手の法則
20.5.2 ローレンツ力
20.6 ビオ‐サバールの法則
20.7 磁束密度に対するガウスの法則
20.8 アンペールの法則
20.8.1 アンペールの法則の導出
20.8.2 アンペールの法則
20.9 アンペールの法則の応用
21．電磁誘導
21.1 電磁誘導の発見
21.1.1 電磁誘導の実験
21.1.2 レンツの法則
21.2 ファラデーの電磁誘導の法則
21.2.1 電磁気学の第３の原理
21.2.2 誘導電場
21.3 閉回路の形状が変化する場合の電磁誘導
21.4 自己誘導
21.4.1 自己誘導と相互誘導
21.4.2 自己インダクタンス
21.5 磁場のエネルギー
21.5.1 コイルに蓄えられるエネルギー
21.5.2 磁束密度のエネルギー密度
21.6 相互誘導
21.6.1 相互インダクタンス
21.6.2 相互インダクタンスの相反関係
22．マクスウェルの変位電流の法則
22.1 アンペールの法則の再考
22.2 変位電流とアンペール‐マクスウェルの法則
22.3 マクスウェルによる電磁場の予言
23．マクスウェル方程式と電磁波
23.1 電磁気学の４つの原理とマクスウェル方程式
23.2 電磁波
23.2.1 自由空間のマクスウェル方程式
23.2.2 電場と磁束密度の波動方程式
23.2.3 波動方程式の平面波解
23.2.4 電磁波の速度と光の正体
23.2.5 電磁波の分類
23.3 電磁波によるエネルギーの伝播
23.3.1 電磁波のエネルギー
23.3.2 ポインティングベクトル
23.4 エピローグ 〜光をめぐるその後の展開〜
23.4.1 光の粒子説と波動説
23.4.2 光電効果 〜光の電磁波説の限界〜
23.4.3 光量子仮説と量子力学の誕生
23.4.4 粒子性と波動性を兼ね備える光子 〜量子の世界〜
23.4.5 最後に
第III部【電磁気学】演習問題
付録
A. 物理学を学ぶための数学ミニマム
A.1 テイラー展開および偏微分と全微分
A.2 ２階線形微分方程式
A.3 ベクトルのスカラー積（内積）
A.4 ベクトル積（ベクトルの外積）
B. 熱力学第2法則に関わる諸原理
B.1 クラウジウスの原理とトムソンの原理の等価性
B.2 カルノーの定理の証明
演習問題の略解
索引 （pdfファイル）
山本 貴博
やまもと たかひろ
1975年 大分県生まれ．東京理科大学理学部第一部卒業，東京理科大学大学院理学研究科博士課程修了．東京理科大学助手・助教・講師・准教授を経て現職．
（情報は初版刊行時のものから一部修正しています）
自然科学書出版 裳華房 SHOKABO Co., Ltd.
