2021年度 流体力学II (SE) のページ

対象学部・学科・学年

理学部・地球圏科学科・3年生

第1回目（FUプラスアップ授業）

授業の進め方, 諸注意

コメント

• 新型コロナウィルスの感染拡大を防止する, 自身の健康を維持するだけでなく, 勉学にもお互い頑張りましょう.

教科書

• シラバスでは教科書は指定していませんが, せっかく大学生になり専門的な学問を勉強しているので, ネットで調べる, コピーで済ませる, ではなく手元に一冊購入して常に参照できるようにしておきましょう.
• 私が大学3年生後期に受講した授業（連続体力学：前期は弾性体力学，後期は流体力学が対象）では「弾性体と流体」（恒藤俊彦 著, 岩波書店）が教科書でした．この教科書は, 物理入門コースというシリーズの一冊で, 他に力学, 熱統計力学, 電磁気学, 量子力学, 相対性理論, 物理のための数学, といった本も出版されています．「物理のための数学」は, 前職での講義で教科書として使用していました.
• その他, 「 連続体の力学」（巽 友正 著, 岩波書店）という本もあります. 上記の本と大体同レベルの本です.
• 実際に手に取って眺めてみて, 自分に合う本を探して購入しましょう.
• 本授業では, 自作の講義ノートも配布する予定です. 他大学で行った流体力学の授業の講義ノートはここにあります.

実際の授業では

• 授業を録画して, 後から視聴できるようにします.
• 肖像権, 著作権の問題がありますので, 各自で授業を録画, 公開することは絶対にしないでください.

復習について

• 教科書, 講義の録画, 授業中の板書などを参考に, 数式, 途中の計算をノートに書いて確かめてみましょう. 聞いているだけでは理解はできません. 実際に自分で手を動かして初めて理解ができます.
• 友達と互いに教えあいながら，議論しながら勉強するは非常に良い勉強法の一つです. 他人に教えるのは自分の理解につながります. 友人から教わる場合には, 友人の解説を鵜呑みにするのではなく, 批判的態度で聞くように心がけましょう.
• 演習問題の解答は自分で責任をもって解答しましょう. 他人の解答を, 漫然と写す, ただ写すだけの作業にならないように注意してください.
• 例年, 誤った解答を写している人が極めて多いです. 誤った解答が, なぜか流布される傾向にあります. デマが社会の中で拡散されやすことの縮図です. 誤った解答を写しても何の勉強にも自己研鑽にもなりません.
• 演習問題の解答はA4サイズのレポート用紙に書きましょう.

ラーニングピラミッド

• シラバスのリンクを通じて動画を視聴してください.

レポートの提出について

• 演習問題をレポートとして提出するときは, スマホなどで写真撮影して, それをPDF形式の1つのファイルの変換してFU_BOXの所定の場所にアップロードしてください.
• 写真はJPEGと呼ばれる形式のファイルになっています. これをPDFに変換するには, 例えば ILOVEPFD というページに変換したいJPEGファイルをまとめてドラッグ・アンド・ドロップすると, 複数のJPEGファイルをPDF形式の一つのファイルに変換してくれます.
• 変換されたファイルは, 半角文字で「学籍番号.pdf」という名前で保存してください. 例えば, se301234という学籍番号の学生の場合は, se301234.pdfというファイル名にしてください.
• ファイルをアップロードするフォルダは, その都度指示します.

質問のある方は

• 遠慮なく岩山までメールで連絡をください. (メールアドレスは講義ノートに掲載しています.)
• FUポータルにBBSを用意してあります. それを通じてでも結構です.

第1回目（スタートアップ授業）

第2回目（9月22日）

• 流体力学の基礎について復習しました. 流体とは, 流体力学の基礎方程式,Euler的観点とLanrange的観点といった話をしました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第3回目（9月29日）

• 連続の式の導出を解説しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第4回目（10月06日）

• 連続の式の導出の続きを解説しました. さらに, 連続の式の導出を参考に, 運動方程式の導出のアイデアを解説しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第5回目（10月13日）

• 連続の式の導出を参考にして, 運動方程式を導出しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第6回目（10月20日）

• 連続体, 流体の応力を用いた定義, 圧力傾度力の導出を説明しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第7回目（10月27日）

• 音波を流体力学的に議論するために, 問題設定について述べ, それに基づいて流体力学の基礎方程式を簡単化しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第8回目（11月10日）

• 音波を流体力学的に議論するために, 問題設定に従って流体力学の基礎方程式を簡単化, 線形近似しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第9回目（11月17日）

• 線形化した流体力学の基礎方程式を変形することにより, 圧力, 密度, 流速はそれぞれ同じ位相速度の波動方程式に従うことを示しました. さらに, 位相速度の値を具体的に求めたり, 実験公式と比較したりしました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第10回目（11月24日）

• 前回導出した波動が, 縦波であること, 圧縮性に伴う波動であることを示しました.
• 波動方程式の解法を説明する前に, 波動方程式は線形の微分方程式であること, ダランベール解と呼ばれる解を持つことを示しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第11回目（12月1日）

• 波動方程式を変数分離法を使って解く方法を解説しました. さらに得られた解のダランベール解との関係も議論しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第12回目（12月8日）

• 前回得られた解に境界条件を考慮し, さらに波動方程式が線形の微分方程式であることから, 得られた解を重ね合わせて, 最終的な波動方程式の解を得ました.
• 位相速度の意味を解説しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第13回目（12月15日）

• これまでの復習を兼ねて, 演習問題を解きました.

第14回目（12月22日）

• 水や空気などの流体を記述する運動方程式, Naier-Stokes方程式を導入しました.
• 拡散方程式や拡散現象の微視的モデル, その数値計算結果を紹介しました.