まえがき

Prefaceまえがき

Welcome to University Physics, an OpenStax resource. This textbook was written to increase student access to high-quality learning materials, maintaining highest standards of academic rigor at little to no cost.

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OpenStaxの教材『大学物理学』へようこそ。この教科書は、学問的な厳密さを最高水準に保ちつつ、ほとんど費用をかけずに、あるいは無料で、質の高い教材をより多くの学生が利用できるようにするために書かれた。

About OpenStaxOpenStaxについて

OpenStax is a nonprofit based at Rice University, and it’s our mission to improve student access to education. Our first openly licensed college textbook was published in 2012 and our library has since scaled to over 25 books used by hundreds of thousands of students across the globe. OpenStax Tutor, our low-cost personalized learning tool, is being used in college courses throughout the country. The OpenStax mission is made possible through the generous support of philanthropic foundations. Through these partnerships and with the help of additional low-cost resources from our OpenStax partners, OpenStax is breaking down the most common barriers to learning and empowering students and instructors to succeed.

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OpenStaxはライス大学を拠点とする非営利団体であり、学生が教育を受ける機会を広げることを使命としている。オープンライセンスの大学教科書を初めて出版したのは2012年であり、その後、蔵書は25冊以上に増え、世界中の何十万人もの学生が利用するようになった。低価格の個別学習ツールOpenStax Tutorも、全米の大学の授業で使われている。OpenStaxの使命は、慈善財団による寛大な支援によって実現可能になっている。こうした連携と、OpenStaxの提携先が提供する追加の低価格教材の支えにより、OpenStaxは学習を妨げるごく一般的な障壁を取り除き、学生と教員が成果を上げられるようにしている。

About OpenStax's resourcesOpenStaxの教材について

Customizationカスタマイズ

University Physics is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY) license, which means that you can distribute, remix, and build upon the content, as long as you provide attribution to OpenStax and its content contributors.

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『大学物理学』は、クリエイティブ・コモンズ表示4.0 国際（CC BY）ライセンスのもとで提供されている。これは、OpenStaxとそのコンテンツの寄稿者を出典として明記する限り、コンテンツを配布し、組み替え、それをもとに新たなものを作成できるという意味である。

Because our books are openly licensed, you are free to use the entire book or pick and choose the sections that are most relevant to the needs of your course. Feel free to remix the content by assigning your students certain chapters and sections in your syllabus in the order that you prefer. You can even provide a direct link in your syllabus to the sections in the web view of your book.

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本書はオープンライセンスであるため、一冊全体を使うことも、自分の授業に最も適した節を選び出して使うことも自由である。シラバスの中で特定の章や節を好みの順序で学生に割り当て、自由に内容を組み替えてよい。シラバスから教科書のWeb版の各節へ直接リンクを張ることもできる。

Instructors also have the option of creating a customized version of their OpenStax book. The custom version can be made available to students in low-cost print or digital form through their campus bookstore. Visit your book page on OpenStax.org for more information.

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教員は、OpenStaxの教科書をカスタマイズした版を作成することもできる。カスタマイズ版は、大学の書店を通じて、低価格の印刷物またはデジタル版として学生に提供できる。詳しくはOpenStax.orgの本書のページを参照。

Errata正誤情報

All OpenStax textbooks undergo a rigorous review process. However, like any professional-grade textbook, errors sometimes occur. Since our books are web based, we can make updates periodically when deemed pedagogically necessary. If you have a correction to suggest, submit it through the link on your book page on OpenStax.org. Subject matter experts review all errata suggestions. OpenStax is committed to remaining transparent about all updates, so you will also find a list of past errata changes on your book page on OpenStax.org.

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OpenStaxの教科書はすべて厳格な査読を経ている。それでも、専門的な教科書一般と同様に、ときには誤りが生じる。本書はWeb上で提供されているため、教育上必要と判断されれば、定期的に更新できる。訂正の提案がある場合は、OpenStax.orgの本書のページにあるリンクから送信してほしい。専門分野の研究者が、寄せられた正誤情報の提案をすべて検討する。OpenStaxはすべての更新について透明性を保つことを約束しているため、過去の訂正一覧もOpenStax.orgの本書のページで確認できる。

Format提供形式

You can access this textbook for free in web view or PDF through OpenStax.org, and for a low cost in print.

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この教科書はOpenStax.orgでWeb版またはPDFとして無料で利用でき、印刷版も低価格で入手できる。

About University Physics『大学物理学』について

University Physics is designed for the two- or three-semester calculus-based physics course. The text has been developed to meet the scope and sequence of most university physics courses and provides a foundation for a career in mathematics, science, or engineering. The book provides an important opportunity for students to learn the core concepts of physics and understand how those concepts apply to their lives and to the world around them.

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『大学物理学』は、微積分を用いる2学期または3学期にわたる物理学の授業を想定している。大半の大学の物理学の授業で扱う範囲と順序に沿って編まれており、数学・科学・工学の分野での職業に向けた基礎を提供する。本書は、物理学の中心となる概念を学び、それらが自分の生活や身の回りの世界にどう当てはまるのかを理解するための重要な機会を学生に提供する。

Due to the comprehensive nature of the material, we are offering the book in three volumes for flexibility and efficiency.

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扱う内容が広範であるため、柔軟かつ効率的に利用できるよう、本書は3巻に分けて提供している。

Coverage and scope内容と範囲

Our University Physics textbook adheres to the scope and sequence of most two- and three-semester physics courses nationwide. We have worked to make physics interesting and accessible to students while maintaining the mathematical rigor inherent in the subject. With this objective in mind, the content of this textbook has been developed and arranged to provide a logical progression from fundamental to more advanced concepts, building upon what students have already learned and emphasizing connections between topics and between theory and applications. The goal of each section is to enable students not just to recognize concepts, but to work with them in ways that will be useful in later courses and future careers. The organization and pedagogical features were developed and vetted with feedback from science educators dedicated to the project.

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『大学物理学』は、全米の大半の2学期制・3学期制の物理学の授業で扱う範囲と順序に沿っている。この学問に欠かせない数学的な厳密さを維持しながら、学生が興味を持ち、取り組みやすい物理学を目指した。この目的を念頭に置き、学生の既習事項を土台にしながら、基礎的な概念からより高度な概念へ論理的に進めるよう、内容を構成・配置した。各話題のつながりや、理論と応用のつながりを重視している。各節の目標は、学生が概念を認識するだけでなく、今後の授業や将来の仕事に役立つ形で使いこなせるようにすることである。構成と教育上の工夫は、このプロジェクトに尽力した科学教育者の意見を受けて開発し、検討した。

VOLUME I

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第1巻

Unit 1: Mechanics

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第1部：力学

Chapter 1: Units and Measurement
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第1章：単位と測定
Chapter 2: Vectors
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第2章：ベクトル
Chapter 3: Motion Along a Straight Line
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第3章：直線上の運動
Chapter 4: Motion in Two and Three Dimensions
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第4章：二次元・三次元の運動
Chapter 5: Newton’s Laws of Motion
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第5章：ニュートンの運動法則
Chapter 6: Applications of Newton’s Laws
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第6章：ニュートンの法則の応用
Chapter 7: Work and Kinetic Energy
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第7章：仕事と運動エネルギー
Chapter 8: Potential Energy and Conservation of Energy
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第8章：位置エネルギーとエネルギー保存
Chapter 9: Linear Momentum and Collisions
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第9章：運動量と衝突
Chapter 10: Fixed-Axis Rotation
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第10章：固定軸まわりの回転
Chapter 11: Angular Momentum
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第11章：角運動量
Chapter 12: Static Equilibrium and Elasticity
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第12章：静的つり合いと弾性
Chapter 13: Gravitation
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第13章：万有引力
Chapter 14: Fluid Mechanics
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第14章：流体力学

Unit 2: Waves and Acoustics

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第2部：波動と音響学

Chapter 15: Oscillations
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第15章：振動
Chapter 16: Waves
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第16章：波動
Chapter 17: Sound
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第17章：音

VOLUME II

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第2巻

Unit 1: Thermodynamics

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第1部：熱力学

Chapter 1: Temperature and Heat
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第1章：温度と熱
Chapter 2: The Kinetic Theory of Gases
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第2章：気体分子運動論
Chapter 3: The First Law of Thermodynamics
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第3章：熱力学第一法則
Chapter 4: The Second Law of Thermodynamics
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第4章：熱力学第二法則

Unit 2: Electricity and Magnetism

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第2部：電気と磁気

Chapter 5: Electric Charges and Fields
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第5章：電荷と電場
Chapter 6: Gauss’s Law
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第6章：ガウスの法則
Chapter 7: Electric Potential
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第7章：電位
Chapter 8: Capacitance
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第8章：静電容量
Chapter 9: Current and Resistance
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第9章：電流と抵抗
Chapter 10: Direct-Current Circuits
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第10章：直流回路
Chapter 11: Magnetic Forces and Fields
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第11章：磁気力と磁場
Chapter 12: Sources of Magnetic Fields
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第12章：磁場の源
Chapter 13: Electromagnetic Induction
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第13章：電磁誘導
Chapter 14: Inductance
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第14章：インダクタンス
Chapter 15: Alternating-Current Circuits
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第15章：交流回路
Chapter 16: Electromagnetic Waves
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第16章：電磁波

VOLUME III

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第3巻

Unit 1: Optics

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第1部：光学

Chapter 1: The Nature of Light
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第1章：光の性質
Chapter 2: Geometric Optics and Image Formation
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第2章：幾何光学と像の形成
Chapter 3: Interference
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第3章：干渉
Chapter 4: Diffraction
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第4章：回折

Unit 2: Modern Physics

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第2部：現代物理学

Chapter 5: Relativity
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第5章：相対性理論
Chapter 6: Photons and Matter Waves
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第6章：光子と物質波
Chapter 7: Quantum Mechanics
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第7章：量子力学
Chapter 8: Atomic Structure
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第8章：原子構造
Chapter 9: Condensed Matter Physics
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第9章：物性物理学
Chapter 10: Nuclear Physics
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第10章：原子核物理学
Chapter 11: Particle Physics and Cosmology
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第11章：素粒子物理学と宇宙論