出版書誌データベース

　『機械系のための力学通論』は，著者が約35年にわたり機械工学を志す学生に行ってきた教育と研究指導の経験に基づき，機械工学の背骨ともいえる動力学（ダイナミクス）の基礎から応用までを，具体的には大学初年度に学ぶ基礎力学（第1章～第11章）から専門科目の機械力学・機械振動学（第12章～第16章）までの内容を，統一的な視点で体系的に論じた教科書または参考書です。読者対象は，機械系の学部生や大学院生をはじめ，若手研究者やエンジニア，さらには力学教育に携わる教員まで幅広く想定しています。
　これまでの教育や研究を振り返って痛感するのは，動力学を真に理解して自在に使いこなせるようになることも，それを可能とするように教えることも，決して容易ではないという事実です。教科書の演習問題を解くことができても，実際の機械における複雑な動的現象に直面すると歯が立たないことは少なくありません。その原因の多くは，運動の法則やそこから導かれる種々の関係式を公式として断片的に暗記したにすぎず，それらの物理的意味や適用限界，さらには動力学体系の全体像を十分に理解できていないことにあります。
　こうした事態を避けるために，本書では，新たに現れる物理量や関係式について，「なぜそのような定義や展開が必然的で有効なのか」を運動の法則と結びつけて丁寧に説明しました。その過程で必要となる数学的知識も他書を参照せずに理解できるよう配慮し，数式展開は途中経過を省略せずに記述しています。重要な概念については歴史的背景などを補注として添え，論理の流れを追いながら興味を持って力学体系を深く理解できるよう工夫しました。演習問題は基礎的なものから発展的・実践的な題材まで幅広く収録し，すべてに解答を付しています。学習意欲さえあれば自学自習が可能な構成とし，読者が動力学の魅力と威力を実感しながら，基礎力を確実に定着させ，応用力を養うことができるよう意を尽くしたつもりです。
　さらに，本書は単なる知識の羅列にとどまらず，読者が自ら考え，現実の問題に対応できる力を養うことを目的としています。そのため，必要に応じて高度な内容にも踏み込みました。少し難しく感じる箇所もあるかもしれませんが，主体的に取り組めば，動的現象を解析する確かな視点を獲得し，将来，研究や技術開発の現場で自信をもって活用できる素地を培うことができるでしょう。
　要するに，本書は，著者自身が学生，研究者，教育者として力学に向き合った各段階で，「このような教科書あるいは参考書が手許にあれば」と願った一冊を，著者なりの一貫した視点と統一した表現で具現化したものです。力学は「ものづくり」の根幹にあり，高性能な機械の開発に不可欠な動的現象の理解と解析のための強力な道具です。本書を通じてその奥深さと可能性に触れ，将来の研究や技術開発の座右の書として活用していただければ望外の喜びです。そして願わくは，本書の読者の中から，次の世代に向けた新たな『機械系のための力学通論』を編み出す人材が現れることを期待しています。

1．力学を学ぶ際の心構えと基礎知識
1.1　力学とはどのような学問か　
1.2　運動を力学的に理解する手順　
1.3　物理量の次元と単位　
1.4　物理量の種類　
1.5　運動の観測と表現　
1.6　等号の意味　
1.7　近似法について　

2．ベクトルの基本的性質
2.1　ベクトルとは何か　
2.2　ベクトルの性質と演算規則　
演習問題

3．点の運動の数学的表現法
3.1　点の位置･速度･加速度　
3.2　点の運動の成分表示　
3.3　微小体積の表し方　
演習問題

4．運動の法則
4.1　運動の3法則　
4.2　慣性質量と重力質量　
4.3　力学でよく現れる運動方程式（微分方程式）の解法　
4.4　運動方程式と座標系　
演習問題

5．1自由度系の振動
5.1　振動とは何か　
5.2　解析モデルと運動方程式　
5.3　運動方程式の線形性について　
5.4　運動方程式の無次元化と複素化　
5.5　自由振動　
　5.5.1　基本解の導出　
　5.5.2　0≤ζ＜1(0≤c＜cc)の場合　
　5.5.3　ζ＞1(c＞cc)の場合　
　5.5.4　ζ＝1(c＝cc)の場合　
5.6　強制振動　
　5.6.1　特解の導出　
　5.6.2　振動倍率および位相角の周波数応答　
　5.6.3　不減衰系の共振点（ζ＝0,ν＝1）における特解
　5.6.4　力伝達率　
　5.6.5　周波数応答関数　
演習問題

6．運動量と力積
6.1　運動量と力積　
6.2　運動量保存則　
演習問題

7．エネルギーと仕事
7.1　エネルギーと仕事　
7.2　保存力　
7.3　ポテンシャルエネルギー，力学的エネルギー保存則　
7.4　保存力の場での質点の運動　
7.5　非保存力　
7.6　線形1自由度系の定常強制振動のエネルギー的検討　
演習問題

8．角運動量と中心力
8.1　角運動量と角力積　
8.2　中心力のみが作用するときの質点の運動　
8.3　惑星の運動　
　8.3.1　ケプラーの法則　
　8.3.2　ケプラーの法則から万有引力の法則へ　
　8.3.3　万有引力の法則からケプラーの法則へ　
演習問題

9．相対運動
9.1　並進座標系　
9.2　2次元回転座標系　
9.3　3次元回転座標系　
9.4　地球表面上の質点の運動　
9.5　オイラー角　
演習問題

10．質点系の力学
10.1　質点個別の運動方程式　
10.2　重心座標系　
10.3　内力の性質　
10.4　質点系の全運動量および全角運動量　
10.5　質点系の重心の運動　
10.6　質点系の原点Oまわりの回転運動　
10.7　原点Oまわりの回転と重心Ｇまわりの回転の分離　
10.8　質点系の運動エネルギー　
10.9　衝突の取扱い　
10.10　質量が変化する物体の運動　
演習問題

11．剛体の運動
11.1　剛体とは何か　
11.2　さまざまな座標系と角速度ベクトル　
11.3　剛体の自由度　
11.4　剛体の運動方程式　
11.5　慣性テンソル　
11.6　平行軸の定理　
11.7　薄板の直交軸定理　
11.8　慣性主軸および主慣性モーメント　
11.9　G系で成分表示した剛体の回転に関する運動方程式　
11.10　R′系で成分表示した剛体の回転に関する運動方程式　
11.11　剛体の全運動エネルギー　
11.12　固定軸まわりの剛体の回転運動　
11.13　剛体の平面運動　
11.14　対称剛体の運動　
11.15　ジャイロ効果　
11.16　剛体系の力学　
演習問題

12．解析力学の基礎
12.1　仮想仕事の原理（静力学の基本原理）　
12.2　ダランベールの原理　
12.3　ハミルトンの原理　
12.4　ラグランジュの方程式（導出法・その1）　
12.5　ラグランジュの方程式（導出法・その2）　
12.6　ラグランジュの未定乗数法　
演習問題

13．回転機械の力学
13.1　つり合いの一般条件　
13.2　剛性ロータのつり合い条件　
13.3　剛性ロータのつり合わせ　
13.4　つり合い試験器　
13.5　ジェフコット・ロータの振れまわり　
　13.5.1　ジェフコット・ロータ　
　13.5.2　運動方程式　
　13.5.3　不つり合いによる強制的な振れまわり　
　13.5.4　強制的な振れまわりの動的平衡の見地からの解釈　
　13.5.5　内部減衰による自励的な振れまわり　
13.6　基礎支持ばねの異方性の影響　
13.7　弾性軸の異方性の影響　
　13.7.1　自励的な振れまわり　
　13.7.2　重力の影響による強制的な振れまわり　
13.8　ジャイロ効果の影響　
　13.8.1　運動方程式　
　13.8.2　基本解および危険速度　
13.9　オイルホワールとオイルウィップ　
演習問題

14．線形多自由度系の振動
14.1　線形多自由度系の具体例とその特徴　
14.2　実モード解析　
　14.2.1　不減衰自由振動　
　14.2.2　強制振動　
14.3　複素モード解析　
　14.3.1　複素固有モードの導出　
　14.3.2　複素固有モードの直交性と正規化　
　14.3.3　複素モード解析による強制振動解析　
14.4　複素モード解析の改良法　
　14.4.1　複素モード行列の実数化と実モード座標の導入　
　14.4.2　新型複素モード解析による強制振動解析　
14.5　力学的エネルギー保存則に基づく近似解法　
　14.5.1　レイリー法　
　14.5.2　レイリー・リッツ法　
演習問題

15．連続体の振動
15.1　波動方程式の導出　
　15.1.1　真直一様断面はりの縦振動　
　15.1.2　真直丸棒のねじり振動　
　15.1.3　弦の横振動　
15.2　波動方程式の一般解とその性質　
　15.2.1　一般解（ダランベールの解）の導出　
　15.2.2　前進波と後退波　
　15.2.3　境界の影響　
15.3　波動方程式の級数解　
　15.3.1　不減衰自由振動　
　15.3.2　固有モード関数の直交性　
　15.3.3　積分定数の決定　
　15.3.4　一般的な境界条件　
　15.3.5　不減衰強制振動　
15.4　真直一様断面はりの曲げ振動　
　15.4.1　運動方程式　
　15.4.2　固有角振動数および固有モード関数　
　15.4.3　固有モード関数の直交性およびモード解析　
15.5　レイリー法およびレイリー・リッツ法　
　15.5.1　レイリー法　
　15.5.2　レイリー・リッツ法　
演習問題

16．振動制御
16.1　動吸振器　
　16.1.1　不減衰系の強制振動に対する動吸振器　
　16.1.2　自由振動および自励振動に対する動吸振器　
16.2　能動的振動制御　
　16.2.1　振動絶縁に対する能動的振動制御　
　16.2.2　制振に対する能動的振動制御　
演習問題

付録：行列の基本的性質
A.1　行列の定義　
A.2　行列とベクトル　
A.3　行列の演算　
A.4　行列の種類　
A.5　行列の階数　
A.6　行列式　
A.7　連立一次方程式　
A.8　固有値と固有ベクトル　
参考文献
演習問題解答
索引