物 理 (総目次)
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本サイトは,物理一般について,【第一部】(物理学とは), 【第二部】(古典力学の基礎), 【第三部】(流体の物理), 【第四部】(波・波動の物理), 【第五部】(熱力学), 【第六部】(電磁気学) に分けて構成する。
【構成と項目】
物理は,他の自然科学(化学,生物学など)のみならず,工学,農学など様々の分野と密接にかかわる基本の学問分野である。
物理は,身の回りの科学技術を理解するうえで,必要不可欠の学問分野であるが,学生時代は,試験対策のため暗記科目の一つとして扱い。試験終了後に忘れ去られることが常であった。
物理は縁遠い技術分野で働きはじめ,何年かして,物理現象の関わる問題に遭遇した時・・・
こんな時に役立つことを期待し,糸口となるような情報提供を始めた。
- 物理学
物理学(physics)とは,自然科学のなかで,主に無生物の現象を量的に把握し,現象を支配する法則の数式による表現,又は数学的に推論する基本的な学問。
研究手法により,実験物理学(実験で得られた経験法則の基本法則化),理論物理学(実験で得られた法則から理論を構成し,新しい事実の予測)に大別される。 - 古典力学
古典力学(classical mechanics)とは,相対論的力学や量子力学が出現する以前のニュートンの運動の法則を基本原理とするニュートン力学,数理解析の総称である。
光の速度に比べて遅い速度で動く巨視的な物体の運動を論じるのに有効な力学である。 - 熱力学
熱力学(thermodynamics)とは,熱的な現象を,物質の微視的な構造ではなく,巨視的な立場から扱う古典物理学の一部門で,熱平衡の概念,基本法則(熱力学第一法則,第二法則,第三法則)に基づく理論体系である。
化学変化に伴うエネルギー変化,化学反応の進む方向,平衡条件などについて論じられる。分子論的立場から論じられる場合は,統計熱力学という。 - 電磁気学
電磁気学(electromagnetics)とは,電気および磁気に関する現象を扱う学問で,力学とともに物理学の主要な分野である。
別々に発達した電気学と磁気学が,電流の磁気作用,電磁誘導の発見から両者が統合され,マクスウェルの数式化により電磁気学体系が確立された。なお,光学も電磁気学の体系に含まれる。
基礎用語解説
章 | 主な項目 |
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物理学のあゆみ | 物理学の始まりからのあゆみと貢献した研究者などを,【古典力学】,【電磁気学】,【相対性理論】,【量子力学】,【流体力学】,【熱力学】に分けて紹介 |
物理学の主な分類 | ここでは,分野別の物理学の概要を【物理学とは】,【静力学と動力学】,【古典力学(ニュートン力学,解析力学)】,【流体力学】,【熱力学】,【統計力学】,【相対性理論】,【電磁気学】,【光学】,【天文学】,【量子力学】,【原子物理学】に項目を分けて紹介 |
ニュートン力学 | ここでは,古典物理学(力と運動)の基本について,【ニュートン力学とは】,【ベクトルとは】,【速度と速さ】,【加速度・重力加速度】,【重さ(重量)と質量】に項目を分けて紹介 |
運動の法則とは | ここでは,古典物理学の基本(力と運動)に関連し,【ニュートンの運動の法則】,【慣性の法則】,【作用・反作用の法則】,【運動方程式】,【慣性質量と重力質量】に項目を分けて紹介 |
速度・加速度 | ここでは,運動の表し方に関連し,【速さと速度】,【変位と速度】,【加速度】に項目を分けて紹介 |
等加速度運動 | ここでは,運動の基本として,【等加速度運動とは】,【等速直線運動】,【等加速度直線運動】,【放物運動】,【摩擦抵抗,空気抵抗の影響】に項目を分けて紹介 |
力の基本 | ここでは,力を理解するための基本として,【力の単位】,【力の分類】,【重力】,【電磁気力】,【弱い力・強い力】に項目を分けて紹介 |
主な力の概要 | ここでは,実用上の力の分類に従い主な力として,【内力と外力】,【応力,張力,圧力】,【抗力】,【摩擦力】,【弾性力】,【応力関連用語】に項目を分けて紹介 |
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章 | 主な項目 |
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仕事とエネルギー | ここでは,仕事とエネルギーの基本について,【仕事とは】,【仕事の原理,仕事率】,【仕事の種類と単位】,【エネルギーとは】,【主な固有の名称を持つSI組立単位】に項目を分けて紹介 |
運動エネルギー 位置エネルギー |
ここでは,力学的なエネルギーの基本分類に関し,【運動エネルギーとは】,【運動エネルギーと仕事】,【位置エネルギーとは】,【万有引力による位置エネルギー】,【重力による位置エネルギー】,【フック力による位置エネルギー】に項目を分けて紹介 |
エネルギー 保存の法則 |
ここでは,力学的エネルギー保存に関し,【エネルギー保存の法則とは】,【力学的エネルギー保存の法則】,【重力による運動:斜方投射】,【重力による運動:振り子】,【弾性力(フック力)による運動(単振動)】に項目を分けて紹介 |
運動量 保存の法則 |
ここでは,力学的運動に関連し,【運動量・力積の関係】,【運動量保存の法則】,【 2 つの物体の衝突と反発】,【物体の合体と分裂】,【力学的エネルギー保存の法則と運動量保存の法則】に項目を分けて紹介 |
慣性力 | ここでは,円運動や惑星の運動に関連する慣性力について,【慣性とは】,【慣性力とは】,【並進加速度系の慣性力】,【回転座標系の慣性力】に項目を分けて紹介 |
円運動 剛体の運動 |
ここでは,生活に身近な円運動に関連し,【円運動とは】,【等速円運動とは】,【等速円運動の向心力,周期,角振動数】,【剛体の運動】,【慣性モーメント】,【トルクと角運動量】,【剛体の回転運動】に項目を分けて紹介 |
惑星の運動 | ここでは,最も身近な惑星の運動に関連し,【楕円軌道】,【ケプラーの法則】,【万有引力】に項目を分けて紹介 |
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章 | 主な項目 |
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流体とは | ここでは,力を受けると容易に変形する流体に関連し,【流体とは】,【流体の分類】,【流体力学とは】,【静止流体の圧力】,流体静力学の基本の【アルキメデスの原理】,【パスカルの原理】,【ボイルの法則】に項目を分けて紹介 |
流体動力学の基礎 | ここでは,流体の運動の基礎に関連し,【流体動力学とは】,【流体力学の基本】,【流体の運動の記述法】,【オイラー的記述とラグランジュ的記述の関係】,【近似式(一次近似とは)】に項目を分けて紹介 |
流体の運動 | ここでは,流体の運動に関連し,【完全流体の運動】,【オイラーの流体運動方程式とは】,【ベルヌーイの定理とは】,【速度ポテンシャル】,【ナビエ–ストークス方程式】,【粘性流体】,【せん断応力と non-slip 条件】に項目を分けて紹介 |
ベルヌーイの定理 | ここでは,ベルヌーイの定理に関連し,【ベルヌーイの定理とは】,【エネルギー保存とベルヌーイの式】,【ベンチュリ管,ピトー管】,【水頭とは(エネルギー保存)】に項目を分けて紹介 |
流体の抵抗 | ここでは,流体中の物質に働く力に関し,【完全流体中の物質に作用する力】,【粘性流体中の物質に作用する力】,【空気抵抗(抗力)とは】,【レイノルズ数とは】,【流体の抗力とは】,【ストークスの式について】に項目を分けて紹介 |
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章 | 主な項目 |
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波・波動とは | ここでは,音,光などの波に関し,【波とは】,【周期的運動(振動)について】,【単振動】,【単振動の合成】,【減衰振動】,【減衰振動方程式の解】に項目を分けて紹介 |
波動の基礎 | ここでは,音,光などの波の理解に資する基礎として,【波動の基礎分類】,【波動の基本式】,【ホイヘンスの原理】,【反射,屈折,回折】に項目を分けて紹介 |
重力波(表面波) | ここでは,海や湖で観察される最も身近な波に関し,【重力波とは】,【微小振幅波理論とは】,【微小振幅波理論の概要】,【重力波の特徴】に項目を分けて紹介 |
音波 (弾性波) |
ここでは,最も身近な音に関し,【音波とは】,【音の波動方程式】,【音速について】,【音の特性について】,【音のドップラー効果】,【音のエネルギー,強さ】に項目を分けて紹介 |
音波 (発音体の振動) |
ここでは,最も身近な音の発生に関し,【発音体の振動】,【弦の振動】,【弦を伝わる波】,【気柱の振動】,【音波の速度】,【気柱の振動数】に項目を分けて紹介 |
光学とは | ここでは,最も身近な光(電磁波)の基本特性に関し,【光学とは】,【光関連の基礎用語】に項目を分けて紹介 |
幾何光学 | ここでは,双眼鏡やカメラで身近な光学として,【幾何光学とは】,【平面波と球面波】,【レンズの原理】,【屈折率の関係式】,【結像公式】,【薄レンズの公式】,【レンズによる結像】に項目を分けて紹介 |
物理光学 | ここでは,最も身近な光(電磁波)の波動としての特性に注目した物理光学に関し,【物理(波動)光学とは】,【干渉とは】,【反射で位相が変化する干渉の例】,【回折とは】,【偏光とは】,【ブルースターの法則】,【複屈折現象】に項目を分けて紹介 |
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章 | 主な項目 |
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熱力学とは | ここでは,熱の出入りを物理的に解明する熱力学の概要に関し,【熱力学の歴史】,【熱力学の基礎】,【熱力学の基本法則】,【絶対温度】,【熱と熱量】に項目を分けて紹介 |
熱膨張・比熱容量 | ここでは,物体と熱の関係(熱膨張,熱容量)について,【熱膨張とは】,【熱容量・比熱容量とは】,【気体の比熱容量】,【マイヤーの関係式,比熱比】に項目を分けて紹介 |
相転移・熱の移動 | ここでは,物質と熱の関係(相転移,熱の移動)について,【三態(相)と相図】,【相転移とは】,【伝熱(熱移動)・熱伝導】,【伝熱・熱対流】,【伝熱・熱放射】,【プランクの法則】,【熱伝達とは】に項目を分けて紹介 |
熱力学第一法則 | ここでは,エネルギー保存則である熱力学第一法則に関し,【熱力学の基礎】,【熱力学第一法則とは】,【定積過程,定圧過程】,【カルノーサイクル】に項目を分けて紹介 |
断熱過程 等温過程 |
ここでは,熱力学第一法則関連に関し,【熱力学で扱う過程】,【準静的断熱過程】,【ポアソンの法則】,【等温過程(自由エネルギー)とは】,【理想気体の等温過程】に項目を分けて紹介 |
気体の基礎 | ここでは,気体の熱力学に関し,【気体とは】,【ボイル・シャルルの法則】,【ゲイ=リュサックの法則,ジュールの第二法則】,【気体の状態方程式】,【アボガドロの法則】,【モル体積】に項目を分けて紹介 |
熱力学第二法則 | ここでは,熱力学第二法則に関し,【熱力学第二法則とは】,【可逆変化と不可逆変化】,【クラウジウスの法則】,【トムソンの法則】,【エントロピーとは】,【熱伝導】,【断熱自由膨張】に項目を分けて紹介 |
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章 | 主な項目 |
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電気・電荷・ 磁気とは |
ここでは,電磁気の基本に関し,【電磁気学とは】,【電気・電荷とは】,【電気素量】,【電荷保存則】,【磁気(磁性)とは】,【磁気関連の基礎】に項目を分けて紹介 |
電荷と帯電 | ここでは,電荷の基本に関し,【クーロンの法則】,【帯電とは】,【物質の基本構造】,【接触・摩擦帯電】,【摩擦帯電装置】,【誘導帯電】,【静電誘導を用いた器具】に項目を分けて紹介 |
電場 | ここでは,電場の基本に関し,【電場の電荷に働く力】,【電場の重ね合わせの原理】,【電気力線,電束】,【ガウスの法則】,【帯電体の形状と電場】に項目を分けて紹介 |
電位と電流 | ここでは,電圧(電位),電流の基本に関し,【電位とは】,【位置エネルギー(電位)】,【電圧とは】,【電流とは】,【電流の作用】,【直流と交流】に項目を分けて紹介 |
磁場 | ここでは,磁場の基本に関し,【磁性・磁気】,【基本用語】,【磁場とは】,【磁性体】,【原子構造と磁性】,【磁性と種類】に項目を分けて紹介 |
電流と磁場 | ここでは,電流と磁場の基本的な関連について,【平行電流間の力】,【電流の作る磁場】,【コイルの作る磁場】,【電流,磁場の方向】,【ローレンツ力】,【電磁誘導】に項目を分けて紹介 |
電磁波とは | ここでは,電磁波の基本に関し,【電磁波とは】,【電磁波の種類】【マクスウェルの方程式(微分形)】,【マクスウェルの方程式(積分形)】,【電磁波の発生(模式)】に項目を分けて紹介 |
電磁波の性質 | ここでは,電磁波の性質に関し,【電磁波の伝搬】,【電磁波の位相】,【電磁波の屈折】,【電磁波の透過と反射】,【電波の分類と用途】,【光の分類と用途】,【放射線の分類と用途】に項目を分けて紹介 |
電磁気学 基本法則 |
ここでは,電磁気に関連する基本法則として,【基本法則について】,【オームの法則】,【キルヒホッフの法則】,【ビオ・サバールの法則・アンペールの法則】に項目を分けて紹介 |
電気回路の基礎 | ここでは,電気回路を理解するための基本に関し,【導体・抵抗とは】,【電気伝導】,【誘電分極】,【誘電体】,【抵抗材料】,【コンデンサ】,【半導体】に項目を分けて紹介 |
直流電気回路の 基礎 |
ここでは,直流電気回路理解のための基礎を,【電気回路とは】,【電源と電力回路】,【線形回路】,【テレゲンの定理,回路の双対性,分圧・分流の法則】,【重ね合わせの原理,相反定理】,【等価電源の定理(テブナンの定理,ノートンの定理)】に項目を分けて紹介 |
交流の基礎 | ここでは,交流電気回路理解に必要な基礎を,【交流とは】,【正弦波交流の特徴】,【コンデンサと交流(リアクタンス)】,【コイルと交流(リアクタンス)】,【インピーダンスとは】,【交流電力とは】,【正弦波交流の電力】に項目を分けて紹介 |
交流回路と インピーダンス |
ここでは,代表的な交流回路の合成インピーダンスの求め方について,【インピーダンスとは】,【素子 1 個のインピーダンス】,【素子 2 個の合成インピーダンス】,【 RLC 直列回路】,【 RLC 並列回路】に項目を分けて紹介 |
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