大手前大学 通信教育部(通信制大学)の物理学概論

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物理学概論

※下記の科目詳細は2015年度開講科目です。

基本情報

単位数 2単位 授業方法 通信授業

授業内容

 物理学は物に関する考え方を教えてくれる学問です。飛行機や携帯電話などの人が創り出したものは、物理学の発展に依るところが大きいものです。現代社会は物理を基礎とした科学技術の上に成り立っていますが、多くの人は物理の学習を無味乾燥に感じてしまうようです。これは、物理現象に対してのイメージを持てずに学習を行っているところに原因があるようです。この授業では、図解を特徴とした教科書を用いて、物理学の発展の歴史から、ニュートン力学や熱力学、波動、電磁気学、そして相対性理論に関しての教養レベルでの基礎知識を獲得することを目標としています。

科目情報

学習内容 概要

物理学のはじまり

物理学は、様々な星の動きを解明することで発展しました。古代ギリシャで地球を中心に天体が動くと考えた天動説は、以後千数百年にわたり信じられました。中世に太陽のまわりを地球が運動するという地動説に大転換しました。精密な天体観測の解析結果をもとに、ニュートンは万有引力の法則を見いだしました。ここでは、物理学誕生の歴史とその探求の過程について学習します。

ニュートン力学

物体の運動に関しての基本的な法則であるニュートン力学を学習します。ニュートン力学の確立によって、人類は月に行って、帰ってくるまでになりました。物体を動かす力に関する考察やガリレオの自由落下の考察、そして物体の運動の基本法則である、ニュートンの運動の3法則を学習します。また、衝突現象に関係する運動量保存則やエネルギー保存則を学習します。

熱力学

水が凍ったり、沸騰したり、冷房や暖房など、身のまわりには熱的現象がたくさんあります。熱力学は、熱と温度の違いを理解することで発展してきました。物質への熱の流入によって、物質は、固体、液体、気体の状態へと変化します。熱の伝わり方も物質によって違いがあります。気体は温度や圧力の変化に対して大きな変化が現れます。ここでは、熱力学の基本法則から熱エネルギーの利用までを学習します。

波動

海辺の波と同様に音や光も波の性質をもっています。波は、重なり合って強めあったり弱めあったりする独特の性質があります。救急車が近づくときと遠ざかるときで音の高さが変化することも波の性質に起因しています。空の青さや虹の七色も波の性質です。地震も波として地中を伝わります。ここでは、これらの現象を記述する波の基本法則について学習します。

電磁気学

私たちの身のまわりには、電気製品や通信機器など電気や磁気に関係したもので溢れています。モーターや発電機は、電気や磁気の性質を明らかにすることによって作られました。電気や磁気では空間を通して力が伝わり、その連携によって電磁波として伝わります。電磁波は、テレビやラジオの電波として使われています。このような電磁気学の基本法則を学習します。

相対性理論

時間は過去から未来に誰にも等しく進んでいくような絶対的空間が存在していると私たちは考えがちです。しかしながら、マイケルソンとモーリーの実験によって絶対空間は確認できませんでした。アインシュタインは、この実験事実を説明するために相対性理論を構築しました。この理論では、物体の動きが光の速度に近づくと時間と空間が結び付いた時空での考えが必要となることが示されました。ここでは、相対性理論の基礎的な内容を学習します。