
解析力学(かいせきりきがく)とはいったい何でしょうか?それにはエネルギーという概念が深く関わっています。
本コースの全体像です。物理現象の本質を探りつつ、微分や三角関数などの数学的テクニックの使い方に慣れていきましょう。
そもそも力(ちから)という概念に人類が気づいたのはいつでしょうか?実は、はるか昔から人類は力という考え方を活用していたことが分かります。
アイザック・ニュートンが作り出した「ニュートン力学」。その使い方を具体的に見ていきましょう。
身のまわりの物体にはいろいろな力が働いています。振り子を例に物体に働く力を計算してみましょう。
ニュートン力学の神髄!「ニュートンの運動方程式」の使い方を見ていきましょう。
速度や加速度は乗り物などで日常で体験できますね。微分と積分は、速度や加速度に関わりの深い数学です。
身のまわりの物体の動きは「微分方程式(びぶんほうていしき)」という数学で表現できます。運動方程式から微分方程式が現れる様子を見ていきましょう。
力は便利ですが、そのままではちょっと扱いづらいのでエネルギーの考え方を取り入れていきましょう。解析力学に入っていく準備段階です。
ニュートンの運動方程式は「仕事」という概念と結び付けることでエネルギーの方程式に書き直せます。いろんな数学的テクニックが出てくるのでじっくり味わってみてくださいね。
エネルギーという言葉は知っていても、エネルギーの「定義」はなかなか知らない方も多いのではないでしょうか?改めてエネルギーの意味について考えてみましょう。
物体の運動に関わる重要なエネルギーのひとつ「位置エネルギー」について見ていきましょう。
力学的エネルギーは物体の運動に関わるとても重要なエネルギーです。振り子の場合、それはどのような数式で表現できるでしょうか?
ラグランジュ形式の解析力学とは何でしょうか?ニュートン力学との違いを押さえましょう。
ラグランジュ形式の中で最重要の物理量「ラグランジアン」について見ていきましょう。
「オイラー・ラグランジュ方程式」は、ニュートン力学の「ニュートンの運動方程式」に相当する最重要方程式です。
ラグランジュ形式を使うメリットと、その先にある発展的なお話です。実はあの有名な〇〇〇理論にも繋がっていたり…
ハミルトン形式の解析力学とはいったい何でしょう?ラグランジュ形式との違いは?
ハミルトン形式のもっとも重要な物理量「ハミルトニアン」について見ていきましょう。
ハミルトニアンが重要なのは分かったけど、計算がいちいちめんどくさい…というめんどくさがり屋さんにピッタリの方法があります。
「ハミルトンの正準方程式」はハミルトン形式の最重要方程式です。しっかり理解しましょう。
ハミルトン形式では、特別な変数で構成された座標(空間)を作れます。その空間はとても便利なのです。
具体的な問題に解析力学で解いてみましょう。
物体(ドローン)落下する問題です。
微分と似ているけど計算のしかたがちょっと違います。
微分と偏微分がひとつにまとまる考え方です。ちょっと不思議だけど便利な計算方法もご紹介します…
サイン、コサイン、タンジェント…苦手意識を持っている方もいると思います。定義からしっかりと復習しましょう。
「リソース」からこのコースに出てくるスライドをPDFでダウンロードできます。数式をじっくり追いかけるときに使ってください。
AIの機械学習や量子コンピュータなどの最先端テクノロジーは必ず「数学」が出てきます。あなたは学生のころ、理系科目は得意だったでしょうか?「学生のころは数学が苦手で避けてきたけど、大人になってから興味が湧いてきた!」かもしれませんね。でも市販の教科書を開いても抽象的で何が言いたいのか分からないし、具体的に何に使えるのかもわからない…こんな状態では独学しようにも挫折してしまいますよね。
本コースは微分、偏微分、三角関数、ベクトル(線形代数)などの数学を実際に使えるようになるために「解析力学(かいせきりきがく)」という物理学の分野を学んでいきます。抽象的な数学を頭の中で具体的にイメージするには「物理学」と組み合わせるのが最適です。重力やばねの運動、さらには電気回路まで、数式を使うことで現象の背景にある「共通の本質」が浮き彫りになっていく様子を見ると衝撃を受けることでしょう。
本コースの特長
■市販の参考書にはない豊富なイラストとアニメーションでイメージがどんどん膨らみます。
■具体例と解き方がたくさんあるので、真似するだけで自分の手で問題が解けるようになります。
■数式の難しい定義や証明は出てきません。それよりも「納得感」と「実際に使える感覚」が身に付きます。