出版社内容情報
自然の摂理に基づいて力学の基礎知識を学び，数値解析シミュレーションで理解を深め，計算機を活用する現代版の教科書です。 本書は一般的な基礎力学に加えCプログラミングも同時に学べる教科書になっています．理工系大学の基礎知識として力学は欠かせません．現世に於いては，計算能力資源の活用が必要不可欠になり，技術者や研究者に於いては (仕事能力＝正しい判断力*計算資源活用力） が求められています．本書は，こうした時代拝啓に適応し，基礎力学とCプログラミングと言う２つの要素を同時に楽しく学ぶ環境を提供し，現代版の教科書と言えます．ラグランジアンからハミルトニアンを導き，物理学の体系が把握できる様になります。理工系の専門科目（電磁気学，量子力学，構造力学，流体力学，材料力学，など）を学ぶ上で必要な 基礎理論・基礎数学 を会得することができます。更に，科学技術計算用ソフトであるC言語の応用計算例を紹介することで，Cが自然に身に着くように工夫されています。フーコーの振り子実験の他に類を見ない簡単にして正確なシミュレーション法が学べます．
本教科書は工学・理工学・理学に共通の物理学の初頭教育を念頭において書きまとめjました．この力学編は物理現象の本質を記述するに当たって，ベクトルの扱いと微分積分が基本となり，数学的な素養を身に付けながらの物理学の講義内容となっています．従って初学者にとっては初めての数学的手法が随所に現れます．しかし丁寧な解説を付けたので少々の努力で全て理解できると思います．本書の特色として ，C言語(gnuC+ gnuplot) を用いた数値解析により，物体の運動を直接読み取ることで，力学法則と具体的な運動をつぶさに理解できるようになっています．こうした数値解析は，直接的に物体の運動を調べ図示できるので，正しく物理法則を理解するに於いて大きな助けとなります．フーコーの振り子を最後に記載しましたが，百聞は一見にしかずと言えましょう．また解析解がなかなか求まらない複雑な運動系を調べる場合も，簡単にその運動が図示できるため，数学的な困難を感じずに物理現象を把握し楽しむことができます．さらに物理の苦手な読者にとっては，同じアルゴリズムで書いたプログラムで多様にシミュレーションが楽しめるので，物理現象の本質を嫌でも理解できるようにると思います．
目 次
第１章 空間座標とベクトル量 ･････････････････ 1
１．１ ３次元直交座標系と位置ベクトル ･････････････････････ 1
１. ３次元空間位置ベクトル 1
１．２ ベクトルの演算 ････････････････････････････････ 2
１. ベクトルの定義 2
２. ベクトルの和 2
３. ベクトルの内積 4
４. ベクトルの外積 5
５. ベクトル計算の公式 6
１．３ 力とベクトル ･･･････････････････････････････････ 8
１．力の釣り合い 8
２．力の移動 9
１．４ 重心の位置ベクトル ･･････････････････････････････ 10
１. 重心 10
２. 線積分・面積分・体積分 11
３. 重心の計算 14
１．５ 空間歪のベクトル表現 ･･･････････････････････････ 16
１. 数値計算とプログラミング 16
２. 電界と磁界のベクトル表現 18
第２章 ベクトルの時間変化 ･･････････････････ 24
２．１ ベクトル量の時間変化 ････････････････････････････ 24
１. 関数の変化と微分 24
２. 位置ベクトルの時間変化 25
２．２ 極座標表現 ･･･････････････････････････････････ 28
１. 角度の定義 28
２. 極座標表現 28
２．３ ベクトルの極座標表現での時間変化 ･････････････････ 29
１. 平面内の速度と加速度 29
２. ３次元極座標における速度と加速度 32
第３章 質点系の運動と力学法則 ･･････････････ 35
３．１ 質量と重力 ･･･････････････････････････････････････ 35
１. 単位の定義 35
２. 万有引力 36
３. 重力質量と慣性質量 37
３．２ 物体の直進運動と運動量保存の法則 ･････････････････ 38
１. 運動量と保存則 38
２. 運動の３法則 39
３．３ 物体の回転運動と角運動量保存の法則 ･･････････････ 41
１. 角運動量と保存則 41
２. 円錐振り子 43
３. 惑星の運動 44
３．４ エネルギー保存の法則と外力 ･･･････････････････････ 50
１. エネルギー保存則 50
２. エネルギーと力 51
３. 位置エネルギーの色々 53
４. ポテンシャル場の衝突 56
３．５ 分子動力学法 ････････････････････････････････････ 57
１. 時間微分の差分展開 57
２. 時間発展方程式に基づく分子動力学法 58
３．６ ラグランジアンとハミルトニアン ･･････････････････････ 61
１. 最小作用の原理とラグランジュの運動方程式 61
２. ハミルトニアン 62
第４章 質点の様々な運動 ････････････････････ 66
４．１ 物体の衝突 ･･･････････････････････････････････････ 66
１. １次元衝突 66
２. ２次元衝突 72
３. ロケット燃料噴射 75
４．２ 摩擦 ････････････････････････････････････････････ 77
１. 静止摩擦と動摩擦 77
２. 斜面と滑り 78
３. 速度関数の抗力 80
４．３ 物体の振動 ･･････････････････････････････････････ 83
１. バネ振動 83
２. 振り子の振動 85
４．４ 条件の有る運動 ･･･････････････････････････････････ 87
１. 摩擦振動 87
２. 位置を拘束された運動 90
３. 減衰振動 93
４. 強制振動 97
第５章 剛体の静力学 ･･････････････････････ 101
５．１ 釣り合い ･････････････････････････････････････････ 102
１. 並進力の釣り合い 102
２. 回転力の釣り合い 103
３. 様々な釣り合い状態 105
５．２ トラスの構造力学 ･･･････････････････････････････ 109
１. 釣合の原理 109
２. トラス構造体の応力計算 110
５．３ 連続体の弾性と歪み ･････････････････････････････ 115
１. 棒のたわみ・ヤング率 115
２. ポアッソン比 120
３. 剛性率 120
４. 体積弾性率 122
５. 4つの剛性定数の関係 122
６. 物質の変形 127
第６章 剛体の運動と力学法則 ･･････････････ 129
６．１ 剛体の運動法則 ･･･････････････････････････････････ 129
１. 剛体の重心に働く力 129
２. 並進運動と回転運動 130
３. 角運動量と慣性モーメント 131
４. トルクと角運動量変化 136
５. 回転エネルギー 137
６．２ 慣性モーメントのいろいろ ････････････････････････ 140
１. 回転体の慣性モーメント 140
２. 細い棒の慣性モーメント 141
３. 円盤の慣性モーメント 141
４. 直交軸の定理 142
５. 平行軸の定理 143
６. 色々な慣性モーメント 144
６．３ 剛体の運動 ･･････････････････････････････････････ 146
１. 剛体の衝突と運動 147
２. 剛体振り子 150
３. スケートのスピン 151
４. コマの首振り運動 152
５. 束縛された剛体の運動 154
６. 運動の束縛による加速度 156
７. ジャイロスコープとフーコーの振り子 156
解答 ････････････････････････････････････････････････････ 166
物理定数／天文 ･･････････････････････････････････････････ 172
／物理・化学 ･･････････････････････････････････････ 175
プログラム解説一覧 ･･････････････････････････････････････ 180
索引 ････････････････････････････････････････････････････ 184
小畑 修二［オバタ シュウジ］
著・文・その他
内容説明
運動方程式の数値解析法を会得する専門書。フーコーの振り子実験がシミュレーションで分かる。
目次
第１章 空間座標とベクトル量
第２章 ベクトルの時間変化
第３章 質点系の運動と力学法則
第４章 質点の様々な運動
第５章 剛体の静力学
第６章 剛体の運動と力学法則
著者等紹介
小畑修二［オバタシュウジ］
卒、新潟小学校、寄居中学、新潟高校、東京電機大学、同大学大学院。元、東京電機大学理工学部電子・機械工学系同大学後期博士課程先端科学技術研究科電気電子システム工学専攻。Ｄ○合。現、株式会社鳩山科学技術研究所（社会人論文博士取得支援会社）所長（代表取締役）。所属学会、電気学会、日本物理学会、金属学会（本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです）
※書籍に掲載されている著者及び編者、訳者、監修者、イラストレーターなどの紹介情報です。
