出版書誌データベース

本書では、工科系の大学初年次に学ぶ物理学としての力学を学ぶことができる。
初版から4年を経て改訂された第2版では、エネルギーの保存や連続体の力学に関する記述を見直し、より理解しやすい内容へと改訂した。
第2版でも本書のねらいは変わらず、工学を含めた諸科学を学ぶ際に必須な考え方を身に付けられるよう、学びの流れを丁寧に示すことを重視している。
さらに、演習問題を大幅に追加し、これまで本文各所に配置していた数学的な説明を付録としてまとめることで、本文の可読性と参照の利便性を向上させた。

本書は二部構成となっており、まず第I部では、質点系のニュートンの運動方程式、運動量保存の法則、エネルギー保存の法則、角運動量保存の法則など、また非慣性系における運動についての記述を行っている。
第II部では、質点系の力学を基に固体・液体・気体といった連続体を対象に専門科目につながる現実の物体の力学を記載し、一歩踏み込んだ記述を多く取り入れている。
全体を通して、1つの質点についての力と運動の基本法則の理解から、より広い対象についての力と運動の法則への展開が理解できるよう構成している。

第I部では、高校でも学んだ力学の基本を出発点とし、その上に保存則の系統的な把握とその利用、さらに運動量と質点系の力学についての新たな考え方を積み上げていく。
第II部では、弾性体の変形、波動現象、流体の運動を扱い、これらの現象を支配する法則がより基本的な法則から導かれることを理解できるよう記述している。

本書を教科書として用いた場合の授業時間の制約を考慮し、本文中のテキストサイズに大小の二種類を使用することで、基本的内容と補足的・発展的内容を区別できるようにしているのも特徴である。
また、線積分・ベクトル積・微分方程式についても丁寧に解説している。

【読者対象】
主に工科系の学部学生（1・2年次）、バイオテクノロジー・医学等で力学に関わる分野の学生

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