2022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）

• 課題の提出先は ここ です．

第2回目（9月22日）

• スタートアップ動画の課題の解説を行いました.
• 前期の流体力学に引き続く内容として, 流体力学の基礎方程式の応用（その３）として音波を扱います. 音波について, 我々の既存の知識を整理し, 流体力学に基づいて音波を議論するための問題設定について話をしました.
• 講義資料は ここ にあります．
• 本日の授業の動画は録画に失敗しました.

第3回目（9月29日）

• 問題設定に従って, 流体力学の基礎方程式の変形を行いました.
• 連続の式, 運動方程式の線形化まで説明しました. 熱力学方程式に関する議論の途中まで進みました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．
• ヘッドセットの設定が悪く, 2/3ほどは音声が聞き取りにくいです.

第4回目（10月5日）

• 引き続いて, 問題設定に従って, 熱力学方程式の導出と線形近似を行いました. また, 導かれた方程式系を圧力に関する波動方程式の形に変形できることを示しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第5回目（10月12日）

• 波動方程式に関する説明を行いました. 位相, 位相速度などについても説明しました.
• 流体力学の基礎方程式を変形して得られた波動方程式は, いわゆる音速で伝播する波動を記述方程式であること, 伝播速度の実験公式との比較も行いました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第6回目（10月19日）

• 前回授業では, 圧力の揺らぎに関する方程式が波動方程式になることを示しました. それ以外の変数, 密度の揺らぎと速度の揺らぎも共に音速を位相速度とする波動方程式に従うことを示しました.
• 非圧縮性を仮定したときには, 揺らぎの物理量は波動方程式に従わないことも議論しました
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第7回目（10月26日）

• 講義資料
• 波に関する基本的な用語, 波長, 波数, 周期, 振動数, 波数ベクトル, 空間2次元, 3次元の波動について解説しました.
• 3次元の波動解を, 3次元の波動方程式に代入して波数と振動数の関係式（分散関係式）を導出しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第8回目（11月2日）

• 音波の章で設定した問題設定のもとで, 支配方程式中にどのような波動解が存在するかを議論しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第9回目（11月9日）

• 講義資料は ここ にあります．
• 浅水方程式系の導出を行いました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第10回目（11月16日）

• 講義資料は配布済みです．
• 浅水方程式系を線形近似し, 自由表面変位の変動がsqrt{gH}の位相速度を持つ波動方程式を満たすことを示しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第11回目（11月30日）

• 講義資料は配布済みです．
• 線形近似された浅水方程式系に存在する波動解を議論しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第12回目（12月7日）

• 浅水方程式系の保存量, 保存則の導出の話をしました.
• エネルギー方程式の導出を行いましたが, 失敗しましたので次回やり直します.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第13回目（12月14日）

• 浅水方程式系の保存量, 保存則の導出の話をしました.
• エネルギー方程式の導出を行いました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．

第14回目（12月21日）

• 浅水方程式系の保存量, 保存則の導出の話をしました.
• 渦位保存則を示しました.
• 本日の授業の動画は ここ にあります．
• 試験の傾向と対策を掲載しました.