みなさんこんにちは！
武田塾長野駅前校！！
の、呼吸よりも物理が好き！！中の人です！！！
はじめに
今高校で物理を勉強しているそこのあなた！
今やっている物理は楽しいですか？
楽しいのなら、大学に進学してからはもっと楽しくなるでしょう！
楽しくない、、という方も大学物理を学べば物理が好きになるかもしれません。
そこで、大学で学ぶ物理について漠然と高校で物理を勉強するよりも
大学に入学した後どんなことを学ぶか知っておくとやる気が出るかと思います。
ということで、本ブログでは大学の物理で学ぶこと、主に大学物理と高校物理の違いなどを説明したいと思います。
大学の物理で学ぶこと
まず、物理学とは現象の性質や本質を実験や計算によって究明する学問です。
大学の物理では、世の中の現象などを数学を用いて詳細に説明することを学びます。
物理学と言っても具体的には、
力学・電磁気学・量子力学・熱力学・統計力学などの分野を大学では学びます。
どの分野を主に勉強するかは所属する学部、学科によって異なるでしょう。
ここで各分野の違いを簡単に見ていきましょう。
力学は力と物質の運動を考える分野です。
電磁気学は、電気や磁力やそれが及ぼす現象に関する分野です。力学と電磁気学は高校で物理を学んだ方なら想像しやすいと思います。
量子力学は、分子や原子、素粒子などの非常に小さい世界の現象を考える分野です。
統計力学は、ミクロな情報からマクロな性質を考える分野です。
熱力学は、統計力学とは逆でマクロの視点で考える分野です。
なんとなく違いはわかりましたか？
これらの分野の違いを理解して志望学部や将来専攻したいことを決めると良いと思います。
高校物理と大学物理の違い
大学で学ぶ物理にしても、学部や学科によって学ぶ内容は大きく違います。
しかし、大学一年生では基本的に高校でも勉強した
「力学」や「電磁気」の延長にあるものを学ぶと思います。
延長ということは高校物理と大学一年生で学ぶ物理は、学問として大きな違いはありません。
しかし、大学の物理では高校に比べて数学をたくさん使って問題を解くようになります。
そのため、大学に入るとまずは専門的な物理学よりも先に微分積分や線形代数学など、
物理において必須である数学を学びます。
そして二年生以降では一年生で学んだ数学を用いて専門性が高い物理を習うのです。
ここで！！
これを読んでいる高校生の皆さん、
ここで上の図を見て運動方程式を考えてみてください。
わかりましたか？
Ma=F のような形で表される「ニュートンの運動方程式」になったと思います。
一方、大学の物理では
質点のエネルギーや、大学で学ぶ微分方程式の知識などを使って式を導く、
「ラグランジュの運動方程式」というものを学び、以下のような式になります。
なにやら難しそうですね。。。
しかし、ラグランジュ、ニュートンのどちらの方法で導かれた方程式も基本的には同等の意味になります。
では、なぜわざわざ微分方程式など先ほどの式のような難しそうなものを使って解くのでしょうか？
とっっても簡潔に説明すると、、、
「ラグランジュの運動方程式」は、座標系を変換しても形が変わらない、
式に加速度が含まれないので複雑になりすぎない（加速度に時間以外の変数があると結構難しい）のです。
難しいですが、つまりメリットが多いからです。
他の色んな問題でも、微分積分もこれでもかというほど使わなければなりません。
上でちらっと触れた、微分方程式や微分積分などのように、
物理において数学は「道具」です。
そのため、大学に入るとまず専門的な物理よりも先に数学を学び、
そこで得た数学という道具を持って専門的な物理に挑みます。
まとめると、
高校物理と大学物理で問題を解く上での最も大きな違いは
高校物理よりも難しい数学を使いこなす力が必要だという点であると思います。
最後に
いかがでしたでしょうか？
大学物理への興味は深まりましたか？？
この記事を読んだ皆さんが少しでも物理学に興味を持っていただけると嬉しいです！！
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