工科系の物理学基礎 第2版

第I部 質点と剛体の力学

第1章　質点の運動の記述
　1.1 質点
　1.2 位置
　1.3 速度
　1.4 加速度
　1.5 平面極座標での運動の記述
　　1.5.1 位置座標と速さ
　　1.5.2 平面極座標での速度と加速度
　　1.5.3 2次曲線軌道の極座標表示

第2章　運動方程式
　2.1 力・力積と運動量
　2.2 ニュートンの運動法則
　　2.2.1 慣性の法則と運動方程式
　　2.2.2 作用反作用の法則
　　2.2.3 直線運動・円運動
　　2.2.4 力積と運動量の定理
　2.3 落下と放物運動：等加速度運動
　2.4 バネによる運動
　2.5 単振り子
　2.6 【発展】ひもによる拘束

第3章　仕事とエネルギー
　3.1 1次元運動における仕事と運動エネルギー
　3.2 3次元運動における仕事と運動エネルギー
　3.3 エネルギー保存則・ポテンシャルエネルギー
　3.4 エネルギー保存則の応用（1）：バネ，地球の引力
　3.5 【発展】天体による重力
　3.6 【発展】エネルギー保存則の応用（2）：重力を受ける質点の拘束条件つき運動

第4章　抵抗と摩擦
　4.1 粘性抵抗の作用する運動
　4.2 摩擦力の作用する運動
　　4.2.1 摩擦力
　　4.2.2 摩擦力の作用する斜面上の運動
　4.3 抵抗・摩擦とエネルギーの散逸

第5章　角運動量
　5.1 角運動量保存則（2次元の運動）
　　5.1.1 回転の速度
　　5.1.2 角運動量
　　5.1.3 トルクと運動方程式
　5.2 トルクと角運動量保存則（3次元の運動）
　　5.2.1 トルク
　　5.2.2 運動方程式と角運動量
　5.3 ケプラーの法則
　　5.3.1 面積速度一定の法則
　　5.3.2 ケプラーの法則の導出

第6章　質点系の力学
　6.1 重心の運動
　6.2 質点系のエネルギー保存則
　　6.2.1 仕事と運動エネルギー
　　6.2.2 エネルギー保存則と相互作用ポテンシャル
　6.3 運動量保存則
　　6.3.1 運動量の総和
　　6.3.2 2質点系の運動量保存則
　　6.3.3 2体の衝突の問題
　6.4 2つの質点の相対運動
　　6.4.1 重心の運動と相対運動
　　6.4.2 力学的エネルギー
　　6.4.3 1次元的な衝突と質点と壁の衝突の比較
　6.5 質点系の角運動量保存則
　　6.5.1 質点系の角運動量
　　6.5.2 重心を基準にした角運動量とトルク
　　6.5.3 2質点の合体と角運動量保存則

第7章　剛体の運動
　7.1 剛体の運動方程式
　　7.1.1 重心の位置と剛体の向き
　　7.1.2 運動量・角運動量と運動方程式
　7.2 慣性モーメント
　7.3 固定軸をもつ剛体の運動
　7.4 剛体の平面運動
　7.5 【発展】歳差運動
　7.6 剛体のつり合い

第8章　振動
　8.1 単振動
　8.2 減衰振動
　8.3 強制振動
　8.4 連成振動

第9章　加速している座標系
　9.1 非慣性系における見かけの力
　9.2 遠心力
　9.3 【発展】コリオリの力
　9.4 【発展】地球の自転
　9.5 【発展】潮汐力

第II部 連続体の力学と波動

第10章　固体の変形
　10.1 固体の変形
　10.2 応力
　10.3 ひずみ
　10.4 応力とひずみの関係
　10.5 弾性体とフックの法則
　10.6 弾性体の伸び変形
　10.7 弾性体の曲げ変形
　10.8 【発展】弾性体のねじり変形
　10.9 弾性エネルギー
　10.10 熱膨張と熱応力

第11章　波動
　11.1 波動で学ぶこと
　11.2 振動の複素数表記
　　11.2.1 等速円運動とオイラーの公式
　　11.2.2 単振動の複素数表記
　11.3 進行する波
　11.4 波の力学
　　11.4.1 連続体の質量保存則，運動量保存則
　　11.4.2 波動方程式
　　11.4.3 波動方程式の調和波解：複素数表記
　11.5 弾性体を伝わる波：弾性波，縦波
　11.6 弦の横振動：横波
　11.7 波のエネルギー
　11.8 波動のさまざまな現象
　　11.8.1 重ね合わせの原理
　　11.8.2 波の干渉
　　11.8.3 うなりと波束
　　11.8.4 定在波(1)：弦の振動
　　11.8.5 定在波(2)：管の中の空気振動
　　11.8.6 固有振動と共鳴
　　11.8.7 フーリエ分解
　11.9 波の反射と透過
　　11.9.1 端のある媒質
　　11.9.2 異なる媒質の境界
　11.10 空間に広がった波
　　11.10.1 球面波
　　11.10.2 平面波とダブルスリットによる干渉縞
　　11.10.3 回折

第12章　流体の基本特性
　12.1 流体を学ぶ意義とは
　12.2 流体中の力
　　12.2.1 静止している流体内に作用する力
　　12.2.2 静止流体中の物体が受ける力（浮力）
　　12.2.3 大気の圧力
　12.3 表面張力
　　12.3.1 表面（界面）張力の分子機構
　　12.3.2 表面（界面）張力の定義
　　12.3.3 各種液体の表面張力
　　12.3.4 曲率をもつ面における表裏の圧力差
　　12.3.5 接触角と表面（界面）張力
　　12.3.6 毛細管現象
　12.4 運動する流体
　　12.4.1 静圧と動圧
　　12.4.2 非圧縮性の完全流体
　　12.4.3 流れの特性
　　12.4.4 流管と質量保存則
　　12.4.5 ベルヌーイの定理
　　12.4.6 【発展】完全流体に対するオイラーの運動方程式
　　12.4.7 【発展】水面を伝わる波
　　12.4.8 【発展】完全流体のエネルギー保存則の式
　12.5 粘性流れ
　　12.5.1 ニュートンの粘性法則
　　12.5.2 粘性係数の温度依存性
　　12.5.3 粘性流体の管内の流れ
　　12.5.4 ストークスの粘性抵抗
　　12.5.5 レイノルズ数
　　12.5.6 【発展】高速流における抵抗
　　12.5.7 【発展】圧力抵抗
　　12.5.8 ベルヌーイの定理の適用条件について
　　12.5.9 【発展】翼の揚力とベルヌーイの定理
　　12.5.10【発展】マグナス効果：回転する物体に作用する力
　　12.5.11【発展】表面の形状と抵抗の関係
　　12.5.12【発展】カルマン渦


付録A ベクトルの内積とベクトル積
付録B 2次元ベクトルの平面極座標表示
付録C 線積分
付録D 常微分方程式の解法

問題略解

索　　引