物理基礎

物理数学

デカルト座標から極座標への変換|速度と加速度はどう変わる?【物理数学】

直交座標系またの名をデカルト座標系は馴染み深い座標系ですが、デカルト座標系は万能な座標系ではありません。例えば、回転運動を表現する際には、極座標系と呼ばれる座標系で表現する方が便利なことがあります。今回はデカルト座標での速度と加速度を極座標で表示する方法について解説します。
力学

運動エネルギーとポテンシャルエネルギー|力学の基礎の基礎 【力学】

力学において最も基礎となる仕事とエネルギーの概念について解説します。仕事とエネルギーの運動方程式との関係を探ることで、運動エネルギーとポテンシャルエネルギーというより深い概念に到達できます。また、ポテンシャルエネルギーに関連して、保存力と呼ばれる特別な力についても解説します。
力学

音速の導出と計算|物理学は現実を計算できるか?【力学】【音波の波動方程式】

音速の導出を物理学に基づき理論的に導出してみましょう。果たして物理学は現実の現象にどこまで迫れるのでしょうか?普段から馴染み深い音について、物理学の視点から切り込んでいきます。果たして、音速を理論的に求めることは可能なのでしょうか?
統計力学

気体分子運動論とは?|統計力学の初めの一歩【統計力学】

微視的な気体分子の運動から、運動エネルギーと気体の圧力の関係を導くことを考えます。気体が理想気体の場合、幸運なことに、この関係を高校物理の範囲で導くことができます。今回は、単原子分子理想気体と二原子分子理想気体の気体分子運動論を解説します。
力学基礎

ニュートンの運動法則と質点系の力学|質点系の力学から連続体力学へ【力学基礎】

質点の力学は高校物理で学びましたが、より踏み込み質点系の力学に進みます。また、質点系の力学を拡張し連続体力学への準備を行います。高校物理から踏み出しいよいよ大学物理の世界に突入していきます。この記事ではニュートンの運動法則と質点系の力学の関係を概観します。
力学入門

位置・速度・加速度のベクトル|高校物理から大学物理へ 【大学物理】【物理基礎】

ベクトルを使った変位・速度・加速度の表現方法を解説します。大学物理と高校物理の大きな違いとして、ベクトルによる表現を本格的に使うようになることが挙げられます。しかも、物理の最も基本的な項目である変位・速度・加速度がベクトルにより表現されるようになるのですから、大学物理の初学者にとっては大きな難所になります。
力学基礎

慣性モーメントの導出とオイラーの運動方程式|慣性行列とは?

角運動量を利用して慣性モーメントの導出を行います。角運動量から、慣性モーメントを一般化した慣性行列を見出すことができます。この慣性行列から、主慣性モーメントを計算でき、ここからオイラーの運動方程式を導出することができます。オイラーの運動方程式は、地球の歳差運動を説明する際に重要な役割を果たします。
力学基礎

慣性モーメントと剛体の運動方程式|定義と計算例・平行軸の定理 【剛体力学】

剛体力学で最も基本的な事項である、慣性モーメントについて解説します。高校物理では物体に大きさが無いと仮定した質点の力学を主に学びましたが、現実の物体には大きさがあるため質点の力学を直接は適用できません。そのため、物体の大きさを考慮した剛体の力学が生まれました。今回は、剛体力学で最も基本的な事項となる慣性モーメントについて解説します。
力学入門

ベクトルの微分積分とは?|定義と計算例 力学入門②

この記事では、ベクトルの微分と積分について解説します。 ※ この記事ではベクトルを太字で表します。ベクトルの表記に関しての詳しい解説はこちらでしています。 ベクトルの微分とは? ベクトルの微分と言われると、何やら大層なことをするように聞こえ...