第1回(4/5)
1 イントロダクション 力学とは
ニュートン力学とは ニュートンの3法則
「慣性系」とは
相対論的力学の c→∞ 極限
プランク定数 h→0極限
「特殊相対性理論入門」スライド
2 質点の運動とその法則
2. 1 質点の位置ベクトル、速度、加速度
デカルト座標
2. 2 3次元の空間ベクトルとその質量
ベクトルの外積 外積の例
第2回(4/19)
ベクトルの外積の性質 外積の別の定義
3 運動方程式の解法
3. 1 運動の合成と分解 例:Monkey hunting
3. 2 いろいろな運動の運動方程式
粘性抵抗と慣性抵抗
第3回(4/26)
いろいろな運動方程式
- 流体中の落体運動 +粘性抵抗、慣性抵抗
- 真空中のばね振り子 +粘性抵抗 +周期的強制力
3. 3 定数係数の線形上微分方程式の解法
非斉次方程式の一般解 = 斉次方程式の一般解 +特解
x(t)= exp γt と ansatz をおいて γ を決定 ⇒ 線形結合
第4回(4/30)
定数係数の線形上微分方程式の解法つづき
代数学の基本定理
解の一意性
オイラーの公式の微分方程式の解としての理解:ド・モアブルの定理は単なる指数法則
3. 4 流体中を落下する球体
重力 + 浮力 + 粘性 and/or 慣性抵抗
第5回(5/10)
慣性抵抗のみの場合 hyperbolic tangent
レポート問題解答
4 仕事とエネルギー
4.1 運動エネルギーと力のする仕事
運動エネルギー変化=力がした仕事の総和
線積分
第6回(5/24)
4.2 保存力とポテンシャル
力が保存力 ⇔ 仕事が経路によらない ⇔ 任意の閉ループに沿った仕事が0
ポテンシャルの定義
力学的エネルギー保存
ポテンシャルのグラディエント
第7回(5/31)
ポテンシャルのグラディエントのつづき
例 クーロン力
中心力が保存力であることの証明
ベクトルの射影
保存力であることの判定条件
第8回(6/7)
保存力であることの判定条件のつづき
クイズ 仕事が経路によらない力はどれ?
ベクトル場の回転 (rot)
ストークスの定理(の2次元版)
ある U で F = – grad U ⇔ rot F = 0
ポアンカレのレンマ
電磁誘導とマックスウェルの方程式(のひとつ)
5 ばねの振動
自由振動 減衰振動
第9回(6/14)
強制振動と共鳴
振幅と外力の角速度の関係
6 振り子
6.1 極座標による運動の記述
2次元極座標系での速度と加速度
宿題と解答
第10回(6/21)
6.2 振り子の運動方程式
振幅が小さい場合 等時性
振幅が小さくない場合
第1種完全楕円積分
k2乗による摂動展開による周期の評価
微小振動の場合と最大振れ角60°ぐらいの場合の実演
第11回(6/28)
7 万有引力
ケプラーの3法則
面積速度 角運動量の変化
惑星の運動方程式
万有引力の法則
静電気力と同じ形なのは一般相対論の方程式
(アインシュタイン方程式)が線形近似で波動方程式に帰着するから
平坦「計量」からのずれが小さくないと電磁力とは異なるものになる
慣性質量と重力質量
Eot-Wash実験による検証
LIGOによる重力波観測による一般相対論からのずれ(グラビトンの湯川)の評価の紹介
一般相対論では慣性質量と重力質量とは等しい
第12回(7/5)
円錐曲線(2次曲線) 離心率を変えたときの変化
運動エネルギーと軌道
遠心力の1次元有効ポテンシャル
円軌道に近い場合の微小振動
8 慣性系に対して回転している座標系
角速度ベクトル
地球と共に自転する座標系
第13回(7/12)
地球と共に自転する座標系(つづき)
高さ h から自由落下させた場合(Neile’s parabola)
逐次近似法
フーコー振り子 駒場での値