| 開講学期／Course Start | 2024年度／Academic Year 前期／First |
|---|---|
| 開講曜限／Class period | 月/Mon 3 , 月/Mon 4 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | システム理化学科 |
| 対象学年／Year | 2年 , 3年 , 4年 |
| 授業科目区分／Category | 教育課程 システム理化学科 |
| 必修・選択／Mandatory or Elective | 必修 |
| 授業方法／Lecture or Seminar | 講義科目 |
| 授業科目名／Course Title | 振動・波動論（Bクラス）／Vibration and Wave |
| 単位数／Number of Credits | 2 |
| 担当教員名／Lecturer | 黒澤 徹 (システム理化学科物理物質システムコース) |
| 時間割コード／Registration Code | J4017 |
| 連絡先／Contact | 黒澤 徹(Q205 / 0143-46-5637 / kurosawa@muroran-it.ac.jp) |
| オフィスアワー／Office hours | 黒澤 徹(月曜日18:00-19:00) |
| 実務経験／Work experience |
| 更新日／Date of renewal | 2024/03/01 |
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| 授業のねらい ／Learning Objectives |
一定の状態で同一の状態を繰り返す現象を振動といい，この振動状態が時間とともに物質や空間中を伝わる現象を波動といいます。我々の身の回りや自然界に見られる振動や波動を起こす原因は様々ありますが、多くの場合数学的には同じ形式で表されます。本講義では振動や波動の数学的表現を学び、その意味を理解することを目的とします。 |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
１．異なる系で見られる単振動が共通の数学的表現で表されることを理解し，その基本的な性質を数式で表し説明することができる。（10%） ２．単振動の合成，特に自由度2の運動について説明することができる。(20%) ３．単振動に抵抗力が働く場合の運動方程式（定係数2階線型微分方程式）を理解し，物理的に意味のある解（減衰振動，臨界減衰，過減衰）を導くことができる。さらに外力が加わった場合に生じる強制振動と共鳴の基本的な性質を説明することができる。（20%） ４．波の基本的な用語を理解し，波動方程式を用いて波の性質を説明することができる。(25%) ５．進行波の特徴やその固定端および自由端での反射，定在波を，図を用いて説明できる。(25%) ６．解いた結果から何を結論できるかを考える習慣を身につける。 |
| 授業計画 ／Course Schedule |
総授業時間数(実時間)：22.5時間 第１回：ガイダンス（授業の進め方と成績評価方法等の説明），数学的な準備1（角度(度数法と弧度法)，三角比と三角関数） 第２回：数学的な準備2（複素数と複素平面，オイラー関係式） 第３回：数学的な準備3（微分と積分，偏微分） 第４回：簡単な微分方程式，単振動の復習（運動方程式，角振動数，振動数，周期，振幅） 第５回：単振動の運動方程式の解法，自由度2の振動（単振動の合成，連成振動，うなり） 第６回：フーリエ級数 第７回：減衰振動(運動方程式の解法) 第８回：減衰振動，臨界減衰，過減衰 第９回：強制振動と共鳴 第１０回：振動部分のまとめ 第１１回：1次元の波と波動方程式（波の用語，波の基本的な性質，波動方程式の導出) 第１２回：波の合成と群速度，定在波 第１３回：進行波と波の反射(固定端と自由端) 第１４回：平面波と球面波，電磁波の波動方程式 第１５回：波動部分のまとめ(「学生による授業評価」を含む) 定期試験 ・この科目では，Moodleで提供する各種教材による予習，復習などの自己学習を必要とします。 ・各回の学修時間の目安は，事前・事後合わせて4時間です。 |
| 教科書 ／Required Text |
振動・波動 小形正男著 裳華房 1999(ISBN:9784785320881) |
| 参考書等 ／Required Materials |
振動・波動演習 有山正孝, 品田正樹, 林信夫編著 裳華房 1985振動・波動演習 有山正孝, 品田正樹, 林信夫編著 裳華房 2013(ISBN:9784785321291)
物理学 小出昭一郎著 裳華房 1997(ISBN:9784785320744) |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
・定期試験で評価し，100点満点で60点以上を合格とします。 ・目標1～5の達成度評価は定期試験で出題される問題によって行います。 ・目標6は努力目標とし，成績評価には含めません。 ・不合格者に対する再試験は実施しません。 ・不合格者に対する再試験は実施しません。 |
| 履修上の注意 ／Notices |
・この科目では授業の出席を必要とします。 ・授業に関する連絡は授業中で行うとともに，必要に応じてMoodleにも掲載します。 ・不合格者は次年度以降に再履修してください。 |
| 学習・教育目標との対応 ／Learning and Educational Policy |
学生便覧「学習目標と授業科目との関係表」参照 |
| 関連科目 ／Related course |
物理学Ａ，物理学Ｂ，物理学Ｃ，微分積分C，物理数学(物理物質システムコース科目) |
| No. | 回（日時） ／Time (date and time) |
主題と位置付け（担当） ／Subjects and instructor's position |
学習方法と内容 ／Methods and contents |
備考 ／Notes |
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| 該当するデータはありません | ||||
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Active learning 1-1 ／主体的学修（反転授業，小テスト，振り返り 等） |
moodleに掲載の自己学習用教材により，自己学習を行う。 |
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Active learning 1-2 ／上記項目に係るALの度合い |
50%超 |
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Active learning 2-1 ／対話的学修（グループ学習，協働，調査体験 等） |
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Active learning 2-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |
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Active learning 3-1 ／深い学修（複数科目の知識の総合化や問題解決型学修 等） |
物理学A，B，Cや微分積分，解析などの知識を総合した学習を必要とする。 |
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Active learning 3-2 ／上記項目に係るALの度合い |
50%超 |