初等力学正典
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ニュートン力学(初等力学)では、ニュートンの運動方程式は微分方程式である、という認識が基本。詳細は当ページ下端へ。

第 1 章 点の運動の記述

     [ 1 ] 時刻・位置・速度・加速度
        (1) 定義
        (2) デカルト座標系
        (3) 自然基底
        (4) 平面極座標
        (5) 空間極座標(球座標)
        (6) 速度図(ホドグラフ)

     [ 2 ] 面積速度
        (1) 定義
        (2) 平面運動( z = 0 )では

     [ 3 ] 角速度

第 2 章 質点の力学  

     [ 1 ] 理論展開
        (1) 運動方程式から保存則まで
          (i ) 運動方程式
          (ii) 〜原理
              エネルギー原理 運動量原理 角運動量原理
          (iii) 力学的エネルギー保存則
              保存力 ポテンシャル・エネルギー 力学的エネルギー保存則
        (2) 束縛問題
          (i ) 束縛問題と束縛力
          (ii) 摩擦力と垂直抗力
              定義   2 力の関係
          (iii) 束縛運動の方程式
              曲線上の運動 曲面上の運動
          (iv) エネルギー保存則
              曲線上の運動 曲面上の運動
        (3) 座標変換と慣性力

     [ 2 ] 色々な力と運動
        (1) 一様な重力の下での運動
          (i ) 放物運動
          (ii) Neil の放物線
          (iii) 束縛放物問題
          (iv) 球面振子
        (2) 振動
          (i ) 単振動
          (ii) 減衰振動
          (iii) 強制力を受ける単振動系
          (iv) 強制力を受ける減衰振動系
        (3) 中心力
          (i ) 一般論
          (ii) 逆 2 乗中心力
          (iii) 散乱
        (4) 電磁力

第 3 章 質点系の力学  

     [ 1 ] 一般論
        (1) 原理
        (2) 作用反作用の法則と全運動量の変化
        (3) 中心力仮説と全角運動量の変化
        (4) 内力が保存力である場合の質点系のエネルギー
        (5) 質量中心
          (i ) 質量中心の運動
          (ii) 質量中心系
              運動量 角運動量 運動エネルギー

     [ 2 ] 2 体問題( n = 2 )
        (1) 運動方程式(作用反作用を仮定する [ 1 ] (2) )
          (i ) 実験室系
          (ii) 質量中心系
        (2) 万有引力の法則
        (3) 散乱(逆 2 乗中心斥力)

     [ 3 ] 連結振動
         バネで連結された 3 質点の問題 1 問だけ扱う。

     [ 4 ] 剛体の力学
        (1) 剛体とは
        (2) 剛体の位置と向き、および運動の記述
          (i ) 並進と回転
          (ii) Euler 角
              x - 規約 y - 規約 x y z - 規約
          (iii) 角速度
              x - 規約では y - 規約では x y z - 規約では
        (3) Euler の運動方程式
          (i ) 慣性テンソル
              定義 主軸
          (ii) 角運動量
          (iii) Euler の運動方程式
          (iv) 運動エネルギー


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【学習の指針】アイザック・ニュートンの最大の業績「ニュートン力学」を正式にキチンと勉強したい人には、当「初等力学正典」をお薦めする。アイザック・ニュートン自身による「プリンシピア」がニュートン力学の原典だが、いまどき力学をプリンシピアで勉強する人など、ほとんど全く居ないだろう。一般に、古い理論を原論文で勉強する、というやり方は、それによってこそ得られるものもあるらしいが、非常に能率が悪く、学習挫折の危険も伴う。さて、高校物理ではニュートンの運動方程式は F = M A という代数方程式として認識されていたが、大学の物理学ではニュートンの運動方程式は微分方程式だとの認識が大前提と成る。代数方程式の解は数(の組)だが、微分方程式の解は関数(の組)だ。したがって、初等力学(ニュートン力学)の学習は、その大部分が、微分方程式を解いて関数を求める、という純数学的作業に費やされる。微分方程式を解く事は、しばしば広い意味での積分と考えられるので、初等力学(ニュートン力学)の問題演習は「あなた、この積分できますか?」といった類の問題だ、と皮肉を込めて言われるのを聞いた事がある。これは良い意味で非常に穿っている。しかし、これ以外に、運動方程式を立式するという、数学ではない物理学固有の作業も、初等力学(ニュートン力学)の学習には含まれる。流体力学や弾性体の力学などの連続体の力学は、広い意味でのニュートン力学だ。だから、余力のある人は、枝葉を補う学習として、流体力学や弾性体の力学などの連続体の力学を、学習してみると良い。ニュートン力学は、相対性理論や量子力学と対比して、非相対論的古典力学と呼ばれる。「古典力学」という語は「量子力学」の対義語だ。