授業科目

物理工学A
Engineering Physics A

担当者

准教授 佐々木 志剛
後 金2

単位

2

到達目標

本講義の到達目標は、受講者が、プログラミングと計算物理学の初歩について理解し、さらにその知識を適用することで、物理現象に関する簡単なプログラムの作成とそのアニメーション表示ができるようになることである。また、工学部のカリキュラム・ポリシーに従い、物理学およびプログラミングに関する幅広い教養と専門性を本科目で身につける。

授業内容

プログラミングに用いる言語はJavaです。講義の前半では、Javaの文法とプログラミングの基礎について学びます。アニメーションの描画方法についても学びます。中盤以降は物理現象に関する幾つかのプログラムを作成します。また、プログラム作成の際に必要となる、オイラー法やモンテカルロ法といった数値計算技法についてもその都度学びます。さらに、物理現象のシミュレーションを通して、力学および統計物理学に対する理解を深めます。

授業計画

講義資料はドットキャンパスで配布するので、予習として講義前に予め読んでおいて下さい。下記の授業計画を参考に、参考書の該当部分を読んでおくことも勧めます。
また復習として、サンプルプログラムもしくは自分で作成したプログラムをよく読み返し、その意味をちゃんと理解できているかどうか、確認して下さい。その際に、プログラムの一部を変更し、実行結果が自分の予想通りに変わるかどうかを確かめるやり方が効果的です。また、講義中に出てきたJavaの文法の中でわからない箇所があれば、講義資料や参考書をよく読み返し、必ずその都度解決するようにして下さい。Javaの文法でわからない箇所が積み上がっていくと、授業についていくのがかなり困難になります。
これらの予習・復習を合わせて、各回あたり約4時間の自己学習を想定しています。
尚、第1回目の講義ではシラバスの記載事項についての確認も行います。

1. ガイダンス
2. Javaの基礎:繰り返し処理、条件判定
3. Javaの基礎:図形の描画
4. Javaの基礎:イベント処理、乱数
5. Javaの基礎:アニメーション
6. 質点の運動:オイラー法
7. 質点の運動:ルンゲ・クッタ法
8. 質点の運動:重力による放物運動
9. 質点の運動:荷電粒子の運動
10. モンテカルロ法:モンテカルロ積分
11. モンテカルロ法:メトロポリス法
12. モンテカルロ法:磁性体のシミュレーション1(プログラムの作成)
13. モンテカルロ法:磁性体のシミュレーション2(実行結果の解析)
14. まとめ

尚、進捗状況により内容は前後する場合があります。

授業運営

・Windowsの基本操作については、知っていることを前提とします。
・プログラミングの基礎知識があることを前提としませんが、ある方がより望ましいです。
・コンピュータ演習室での演習形式で授業を行います。
・講義はパワーポイントを用いて行います。講義資料は全てドットキャンパスにアップロードします。
・授業内容に関連した課題を適宜課すので、期限までにdotCampusを通して提出して下さい。

評価方法

提出した課題の合計点により評価します。ただし、4回以上欠席した学生は、課題提出がなされていても評価の対象としません。

オフィスアワー

授業終了後にコンピュータ演習室で、あるいは月曜日の5限に教員室(5-323C室)で対応します。授業後、予約を取って下さい。

参考書

大堀 隆文、木下 正博、早坂 亮佑『例題で学ぶJavaアプレット入門』[コロナ社]2013年
中山 清喬、国本 大悟『スッキリわかるJava入門』第2版[インプレス]2014年
小高 知宏『Cによる数値計算とシミュレーション』[オーム社]2009年

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