大学物理（ニュートン力学）

ニュートン力学

 

大学の物理はまず古典力学からの学び、電磁気、特殊相対性理論へ進んでいきます。

 

あるいは電磁気や熱力学を学んで古典統計力学へ進んでいきます。

 

解析力学から量子力学へ進んでいくこともあります。

 

この古典力学がニュートン力学です。

 

高校でも習ったわかりやすい力学のことで、解析力学とは別のオイラー・ラグランジュ方程式、ハミルトン方程式などを利用しながらニュートン力学を他の方法で解いていくものです。

 

どんな大学生でも物理を学ぶ上では古典力学ニュートン力学は避けられません。

 

ではどのような勉強をしていけば良いのでしょうか。

 

 

どんな分野？

 

現代物理学の視点では高速よりもはるかに遅いスピードの運動を扱う時の、矛盾があまりない完結した近似理論として捉えられています。

 

物体の速さが光速よりも全然遅いのならば、十分ニュートン力学で全ての運動説明できます。

 

対象物体の質量を極限まで大きくした場合ならば、量子力学の結果とも一致します。

 

例えば人工衛星とか惑星探査などの宇宙飛行における運動を説明するためにはニュートン力学を使っても、かなり精度の高い結果が得られるのです。

 

ギリシャ時代から始まったものがニュートンによって運動を調べる動力学を確立していきました。

 

絶対時間、絶対空間を前提とし万有引力の法則をはじめとする2物体間の遠隔作用として働く力を基礎として運動法則を三つ立ち上げて、巨大な体型学問体系を作り出している分野です。

 

 

勉強方法のポイント

 

大学に入学したての頃は大学の教科書がとても不親切で、とても難しいもののように感じるかもしれません。

 

確かに高校受験、大学受験などではかなり分かりやすく書かれた予備校講師などによって本が多数出版されていて、それで勉強することができたのですが、大学になるとニーズが減り、あまりわかりやすい本を書く人が少なくなってしまっていることが原因なのです。

 

実際大学の教科書はかなり分かりにくく、何回も何回も読んでやっとわかったり、一行に一か月近く理解に時間がかかってしまうことなども多いです。

 

まずはそのように大学の教科書というのはかなり厳密性も高くなるので、難しいということを覚悟しておくことが勉強方法の一番のポイントと言えるでしょう。

 

古典力学は高校の時に習った力学を微分や積分などの新しい数学的知識を利用して説明していけるようになることがまず第一になります。

 

もちろんその計算は不慣れなために、その計算がスムーズにできないことで最初につまずいてしまう人がかなり多いです。

 

まずは微分積分を！

 

ですからまずは数学の微分積分になれることが勉強のポイントになります。

 

計算を細かく最後まで答えていくことによって計算力をつけることが今後の物理の新しい概念習う上でも大切な基礎体力となりますので、まだ大学入学したての頃は微分積分偏微分などといった問題集を毎日トレーニングをするような感覚で解き続けるというのが一番の効率的な道です。

 

そうすれば新しく概念を習ったとしても計算でつまずかないため、それほど大変なことをしていないということに気づけると思います。

 

教科書の説明不足なども計算に体力を奪われないために、しっかりと腰を据えて理解しようとすることができるようになるのです。

 

計算力をつけることが勉強方法の一番のポイントなのです。

 

まとめ：計算力をしっかりつけよう！

古典力学は基本的に高校の力学とあまり新しいことを習うわけではありません。

 

数学的な記述の仕方が変わるわけです。

 

ですので、その新しい数学のジャンルをまずしっかりと理解し、無意識にでも答えが出せるところまで計算力を上げておくことが一番のポイントになるでしょう。

 

では、ぜひ頑張ってください。