プリンキピア
大学物理学 第1巻
英
和
対訳
大学物理学 第1巻
University Physics Volume 1
原書
OpenStax『University Physics Volume 1』
ライセンス
CC BY 4.0
前付け
まえがき
3項目
まえがき
教育上の基盤
著者について
第1章
単位と測定
21項目
はじめに
1.1 物理学の範囲と尺度
物理学が扱う尺度
既知の長さ・質量・時間の範囲
まとめ
1.2 単位と標準
時間・長さ・質量の単位:秒・メートル・キログラム
まとめ
1.3 単位換算
まとめ
1.4 次元解析
まとめ
1.5 見積もりとフェルミ推定
まとめ
1.6 有効数字
正確さ・精密さ・不確かさ・ずれ
計算における不確かさ
この教科書での有効数字
1.7 物理の問題を解く
解答
発展問題
第2章
ベクトル
17項目
はじめに
2.1 スカラーとベクトル
1次元でのベクトル代数
2次元でのベクトル代数
まとめ
2.2 座標系とベクトルの成分
変位ベクトルの成分
極座標
まとめ
2.3 ベクトルの代数
方向を表す単位ベクトル
2.4 ベクトルの積
二つのベクトルのベクトル積(外積)
磁場中の粒子
まとめ
追加問題
発展問題
第3章
直線上の運動
21項目
はじめに
3.1 位置、変位、平均速度
平均速度
まとめ
3.2 瞬間速度と速さ
速さ
まとめ
3.3 平均加速度と瞬間加速度
瞬間加速度
加速度の感覚をつかむ
3.4 等加速度運動
等加速度運動の最終位置を求める
複数の式を組み合わせる
二つの物体の追跡問題
概念を確かめる問題
3.5 自由落下
重力が関わる1次元運動
まとめ
3.6 加速度から速度と変位を求める
まとめ
発展問題
第4章
二次元・三次元の運動
17項目
はじめに
4.1 変位ベクトルと速度ベクトル
速度ベクトル
まとめ
4.2 加速度ベクトル
一定の加速度
まとめ
4.3 放物運動
飛行時間、軌道、水平到達距離
まとめ
4.4 等速円運動と非等速円運動
等速円運動を表す式
まとめ
4.5 1次元と2次元の相対運動
まとめ
追加問題
発展問題
第5章
ニュートンの運動法則
22項目
はじめに
5.1 力
力の概念の発展
まとめ
5.2 ニュートンの第1法則
重力と慣性
まとめ
5.3 ニュートンの第2法則
どちらの力が大きいか
ニュートンの第2法則の成分表示
まとめ
5.4 質量と重さ
まとめ
5.5 ニュートンの第3法則
まとめ
5.6 よく現れる力
張力
摩擦
まとめ
5.7 力の図の描き方
まとめ
発展問題
第6章
ニュートンの法則の応用
21項目
はじめに
6.1 ニュートンの法則による問題の解き方
粒子のつり合い
つながれた二つの物体
ニュートンの運動の法則と運動学
まとめ
6.2 摩擦
静止摩擦と動摩擦
原子の尺度で摩擦を説明する
まとめ
6.3 向心力
傾斜を付けたカーブ
慣性力と非慣性(加速)基準系:コリオリの力
まとめ
問題
6.4 抗力と終端速度
終端速度
速度に依存する摩擦力の微積分
まとめ
追加問題
発展問題
第7章
仕事と運動エネルギー
13項目
はじめに
7.1 仕事
一定の力と接触力がする仕事
変化する力がする仕事
まとめ
7.2 運動エネルギー
まとめ
7.3 仕事とエネルギーの定理
まとめ
7.4 仕事率
まとめ
追加問題
発展問題
第8章
位置エネルギーとエネルギー保存
15項目
はじめに
8.1 系の位置エネルギー
複数の粒子からなる系
弾性による位置エネルギー
まとめ
8.2 保存力と非保存力
まとめ
8.3 エネルギー保存
一定の加速度
問題
8.4 位置エネルギー図と安定性
まとめ
8.5 エネルギー源
まとめ
追加問題
第9章
運動量と衝突
22項目
はじめに
9.1 運動量
9.2 力積と衝突
力積の効果
運動量と力
まとめ
9.3 運動量保存
「系」の意味
まとめ
9.4 衝突の種類
原子より小さな粒子の衝突と運動量
9.5 多次元での衝突
まとめ
9.6 質量中心
力と運動量
連続的な物体の質量中心
質量中心と運動量保存
まとめ
9.7 ロケット推進
重力場内のロケット
追加問題
発展問題
第10章
固定軸まわりの回転
27項目
はじめに
10.1 回転を表す量
角加速度
まとめ
10.2 等角加速度の回転
回転運動の式を使う
まとめ
10.3 角度に関する量と並進に関する量の関係
回転運動と並進運動の関係
概念に関する問題
10.4 慣性モーメントと回転の運動エネルギー
回転の運動エネルギーを使う
まとめ
10.5 慣性モーメントの計算
一端を通る軸を持つ一様な細い棒
慣性モーメントの計算を問題へ応用する
概念に関する問題
10.6 トルク
固定軸を持つ剛体の合トルクの計算
まとめ
10.7 回転に対するニュートンの第2法則
回転の運動方程式の応用
概念に関する問題
10.8 回転運動の仕事と仕事率
回転運動の仕事率
追加問題
発展問題
第11章
角運動量
12項目
はじめに
11.1 転がり運動
滑りを伴う転がり運動
まとめ
11.2 角運動量
粒子の系の角運動量
まとめ
11.3 角運動量保存
まとめ
11.4 ジャイロスコープの歳差運動
まとめ
発展問題
第12章
静的つり合いと弾性
15項目
はじめに
12.1 静的つり合いの条件
糸が切れる張力
まとめ
12.2 静的つり合いの例
前腕に働く力
まとめ
12.3 応力、ひずみ、弾性率
引張り・圧縮の応力とひずみ、ヤング率
体積応力・体積ひずみ・体積弾性率
せん断応力・せん断ひずみ・剛性率
概念に関する問題
12.4 弾性と塑性
まとめ
発展問題
第13章
万有引力
28項目
はじめに
13.1 ニュートンの万有引力の法則
キャヴェンディッシュの実験
まとめ
13.2 地表付近の重力
重力場
赤道以外での結果
まとめ
13.3 重力による位置エネルギーと全エネルギー
エネルギー保存
エネルギーと重力で束縛された物体
まとめ
13.4 衛星の軌道とエネルギー
円軌道のエネルギー
まとめ
13.5 ケプラーの惑星運動の法則
軌道間の移行
ケプラーの第2法則
まとめ
13.6 潮汐力
潮汐の大きさ
その他の潮汐効果
13.7 アインシュタインの重力理論
重力の幾何学的理論
事象の地平面
暗黒物質
問題
発展問題
第14章
流体力学
28項目
はじめに
14.1 流体、密度、圧力
密度
圧力
一様な重力場内の静止流体の圧力
高度による大気圧の変化
概念に関する問題
問題
14.2 圧力の測定
液柱圧力計
圧力の単位
14.3 パスカルの原理と液圧装置
まとめ
14.4 アルキメデスの原理と浮力
密度とアルキメデスの原理
まとめ
14.5 流体動力学
質量保存
14.6 ベルヌーイの式
ベルヌーイの式を調べる
速度の測定
問題
14.7 粘性と乱流
管内の層流:ポアズイユの法則
流れと抵抗によって生じる圧力低下
まとめ
追加問題
発展問題
第15章
振動
20項目
はじめに
15.1 単振動
単振動の運動の式
単振動の運動の式のまとめ
まとめ
15.2 単振動のエネルギー
つり合いの位置の周りの振動
速度とエネルギー保存
15.3 単振動と円運動の比較
まとめ
15.4 振り子
実体振り子
ねじり振り子
問題
15.5 減衰振動
まとめ
15.6 強制振動
まとめ
追加問題
発展問題
第16章
波動
22項目
はじめに
16.1 進行波
横波と縦波
まとめ
16.2 波を表す数学
媒質の速度と加速度
まとめ
16.3 伸ばした糸を伝わる波の速さ
流体中の圧縮波の速さ
問題
16.4 波のエネルギーと仕事率
まとめ
問題
16.5 波の干渉
重ね合わせと干渉
位相のずれだけ異なる正弦波の重ね合わせ
問題
16.6 定常波と共振
糸の定常波
まとめ
追加問題
発展問題
第17章
音
25項目
はじめに
17.1 音波
まとめ
17.2 音の速さ
空気中の音速の導出
まとめ
17.3 音の強度
人間の聴覚と音の強さレベル
聴覚と音の高さ
まとめ
17.4 音の定常波の固有モード
弱め合う干渉による騒音の低減
両端が開いた管の共鳴
問題
17.5 楽音の発生源
共鳴
問題
17.6 うなり
問題
17.7 ドップラー効果
ドップラーシフトによる観測振動数の導出
まとめ
17.8 衝撃波
まとめ
追加問題
付録
付録
7項目
付録A 単位
付録B 換算係数
付録C 基礎物理定数
付録D 天文データ
付録E 数学の公式
付録F 化学
付録G ギリシャ文字
用語索引