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Excelで学ぶ基礎物理学

Excelで学ぶ基礎物理学

  • 著者新田 英雄 監修山本 将史
  • 定価2,750円 (本体2,500円+税)
  • 判型B5変
  • 288頁
  • ISBN978-4-274-06525-5
  • 発売日2003/06/26
  • 発行元オーム社

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Excelで物理現象を”疑似実験”する方法を解説!

本書は学部学生が一番最初に学習する力学に焦点を合せ、物理現象を数式と対応するExcelによるシミュレーションで疑似実験を可能にする。特に大学での物理にギャップを感じている学生に向けて、物理理解の入口となる本である。
監修のことば
はじめに
本書の使い方
サンプルファイルの利用法
1章 運動の法則
1.1 力学って何を見つめているの? -運動-
1.1.1 運動をExcelを使って見てみると
1.2 動く? 動かない? -慣性の法則-
1.2.1 Excelのシミュレーションで考えてみる
1.3 F=ma -運動方程式-
1.3.1 力の法則(F=ma)とは
1.3.2 力と速度の関係をExcelで見る
1.4 ロケットはどこへ行く? -作用反作用の法則-
1.4.1 作用反作用の法則とは
1.4.2 子ロケットが飛び出すシミュレーション
2章 運動方程式とは
2.1 運動方程式 -力と運動-
2.1.1 力と運動方程式
2.2 運動方程式の解法 -微分方程式の解き方-
2.2.1 放物運動の解き方
2.3 運動方程式をExcelで表示するには -放物運動-
2.3.1 軌跡の表現
2.3.2 運動の表現
2.3.3 マクロの扱い
2.3.4 シミュレーションをしてみると
3章 いろいろな運動を見てみよう
3.1 ばねの運動(1) -単振動-
3.1.1 ばねの力と運動方程式
3.1.2 ばねシミュレーション(軌跡)
3.1.3 ばねシミュレーション(運動)
3.1.4 ばねシミュレーションをしてみたら
3.2 振り子の運動 -単振動近似-
3.2.1 振り子にかかる力と運動方程式
3.2.2 振り子シミュレーション(軌跡)
3.2.3 振り子シミュレーション(運動)
3.2.4 ラディアンについて
3.2.5 振り子シミュレーションをしてみると
3.3 人工衛星の運動 -等速円運動-
3.3.1 人工衛星にかかる力と運動方程式
3.3.2 人工衛星シミュレーション(軌跡)
3.3.3 人工衛星シミュレーション(運動)
3.3.4 人工衛星シミュレーションをしてみると
3.4 ホームランを打つには -空気抵抗のある放物運動-
3.4.1 空気抵抗のある放物運動にかかる力と運動方程式
3.4.2 空気抵抗のある放物運動シミュレーション(軌跡)
3.4.3 空気抵抗のある放物運動シミュレーション(運動)
3.4.4 空気抵抗のあるシミュレーションをしてみると
3.5 ばねの運動(2) -数値的な解法-
3.5.1 運動方程式の差分表現
3.5.2 差分法によるばねシミュレーション(軌跡)
3.5.3 差分法によるばねシミュレーション(運動)
3.5.4 差分法によるばねシミュレーションをしてみると
コラム 空気抵抗は、なぜ速度に比例するの?
4章 運動量と力積
4.1 テニスボールと野球のボール、どちらが痛い? -運動量-
4.1.1 運動の「勢い」と力積
4.2 車が急に止まると -力積-
4.2.1 車の衝突を考えると
4.2.2 衝突シミュレーション(力)
4.2.3 衝突シミュレーション(衝突)
4.2.4 衝突シミュレーションをしてみると
演習問題1
5章 仕事とエネルギー
5.1 力は出しているのに仕事はしていない? -仕事の定義-
5.1.1 力学的な仕事とは
5.1.2 仕事と運動エネルギー
5.1.3 力学的エネルギーの保存則
5.2 行って帰って -力学的エネルギー保存則-
5.2.1 振り子の力学的エネルギー
5.2.2 振り子の力学的エネルギー(軌跡)
5.2.3 振り子の力学的エネルギー(運動)
5.2.4 振り子の力学的エネルギーのシミュレーションをしてみると
演習問題2
6章 回転運動
6.1 回転運動あれこれ -慣性モーメントとトルク-
6.1.1 ハンドルを回すのに苦労するのはなぜ?
6.2 ドラム缶は転がる? -回転運動の解き方-
6.2.1 ドラム缶の運動方程式とは
6.2.2 ドラム缶のシミュレーション(軌跡)
6.2.3 ドラム缶のシミュレーション(運動)
6.2.4 ドラム缶のシミュレーションをしてみると
演習問題3
6.3 フィギュアスケータの華麗なスピン -角運動量保存則-
6.3.1 スピンの角運動量保存則
6.3.2 スピンのシミュレーション(軌跡)
6.3.3 スピンのシミュレーション(運動)
6.3.4 スピンのシミュレーションをしてみると
演習問題4
7章 波を表す式
7.1 波動と力学はどう結びつくのか? -波動方程式-
7.1.1 ばねとボールの鎖
7.1.2 波動方程式
7.1.3 波動方程式が波動を表していること
7.1.4 波動のシミュレーション(波動)
7.1.5 波動シミュレーションをしてみると
付録
付録A Excelの基本操作
A.1 基本画面構成
A.2 セルの操作
A.3 列および行の操作
A.4 Excelの関数
A.5 ヘルプの利用
A.6 マクロについて
A.7 グラフの利用
付録B 数学的な準備
B.1 積分について
B.2 微分について
B.3 ベクトルについて
B.4 ベクトルの運動について
B.5 テイラー展開について
付録C 演習解答
C.1 演習問題1
C.2 演習問題2
C.3 演習問題3
C.4 演習問題4
付録D 単位系について
索引
  • 本ファイルは、本書をお買い求めになった方のみご利用いただけます。本書をよくお読みのうえ、ご利用ください。本ファイルの著作権については、株式会社オーム社および本書の著作者である山本将史氏に帰属します。
  • 本ファイルを利用したことによる直接あるいは間接的な損害に関して、著者およびオーム社はいっさいの責任を負いかねますので、あらかじめご了承ください。

 本書で使用するサンプルファイルを圧縮したファイルです。解凍ツールで解凍いただければ基礎物理学のフォルダが作成され、その中で本書で使用するサンプルファイルが作成されます。