振動と波動

Oscillations and Waves

9962502

62PHMEC105

吉岡　伸也

2024年度前期

金曜2限

創域理工学部　先端物理学科

Department of Physics and Astronomy, Faculty of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

物理学全般に広くあらわれる振動現象と波動現象を学び理解する。

古典物理学・現代物理学を問わず最も重要な概念のひとつである振動・波動現象を学ぶ。

振動・波動現象を学んだことを基礎に、さまざまな現象を理論的に予測したり，実験データを解析したりするための手法や基礎概念を理解する（ディプロマ・ポリシー1と2に相当）。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

力学の基本を理解していることを前提とする。また、高校の物理で扱う範囲の波動についての内容を整理して理解しておくことが有用である。運動のアニメーション等をMathemticaのコードとして提供する。できる限り自分のPCにインストールして使用できるようにすること。

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復習に重点を置くこと。特に、計算過程などは、各自、実際にフォローすること。
基礎的な数学の手法（線形代数や線形微分方程式の取り扱い）に習熟すること。

到達度評価（配付される課題を行ったことを前提とする。)

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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「振動・波動」小形正男（裳華房）

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「基礎物理学シリーズ2 振動・波動」長谷川修司（講談社）

[1]単振動
振動の概念について学び、単振動を例に理解を深める。

[2]減衰振動
減衰振動の運動方程式と解について理解し、線形微分方程式を複素関数を用いて解く方法について学ぶ。

[3]強制振動（1）
強制振動の運動方程式について学ぶ。非同次方程式の解法について理解する。

[4]強制振動（2）
強制振動における位相の遅れ、共鳴、エネルギーの散逸について理解する。

[5]電気回路における振動
LCR回路を強制振動として理解する。

[6]自由度が2の振動
2粒子の連成振動を取り扱い、その一般解の性質とモード・基準振動の概念を学ぶ。

[7]自由度が3の振動
3粒子の連成振動を取り扱い、モードの形状について理解する。

[8]多自由度系の振動
多自由度系の振動について、多粒子の連成ばね振子系を例にその性質を学ぶ。

[9]連続体の振動(1)
弦の振動の運動方程式を導き、その性質を理解する。

[10]連続体の振動(2)
弦の振動を振動モードとフーリエ級数展開を用いて理解する。

[11]１次元の進行波(1)
1次元の波動方程式を学び、分散関係、位相速度を理解する。

[12]１次元の進行波(2)
１次元の波動方程式の解から、反射と透過について学ぶ。

[13]１次元の進行波(3)
波束と群速度の概念を理解する。

[14]３次元の波
平面波と波数ベクトルの概念を学ぶ。

[15]到達度評価とまとめ

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Mathematica

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