例題で学ぶ基礎の力学

力学は物理学の一部門に属する科目であるが，その学問的な守備範囲は実に広い．それは力学の名のつく科目の多いことからもよく理解できる．力学の世界には，流体力学，固体力学，構造力学，統計熱力学，量子力学などの学問分野があり，それら自体が固有の学問分野として専門化されている．本書は，それらの専門化された学問分野をもつ力学を学ぶための基礎の基礎を初めて学ぼうとする人たちを対象に書かれた入門書である．このような力学を，単に力学とよぶ場合もあるし，一般力学とか工業力学とよぶ場合もある．また，固有の学問分野をもつ流体力学などの基礎となるので，その知識を応用するという意味をもたせて応用力学とよぶ場合もある．最近，力学が難しくて理解できないという学生が増えてきている．なぜ難しいのであろうか．その原因をよくよく探ってみると，どうも力学が難しいのではなく，他に理由がありそうである．力学の原理的な考え方は何となく理解できる人は少なくないが，力学を学ぶには一つの難所がある．それは数学的知識である．だからといって，数学的手順を省略して，結果のみを詳細に説明したとしても，それは力学を本当に理解したことにはならない．そこで，この本では数学的手順をしっかり埋め尽くし，その手順通りに結果を導くことにした．1章は，力学に必要な基礎の数学を記述した．ベクトルとは何であって，何に応用するのか，微分とは何を意味し，それを求めるためにはどうすればいいのか，積分するとは何を意味し，どうすれば積分できるのかなどを説明した．決して十分とはいえないが，これだけの数学的知識があれば，以後に記述されている本書の内容は最後まで理解できると思う．2--4章までは静力学を記述した．静力学は，ある物体にいくつかの力が作用し，それらの力が釣り合うための条件を扱う力学である．梁に作用する荷重によって梁にはどんなせん断力やモーメントが作用するのか，それらのせん断力やモーメントによって梁の内部にどんな応力が作用するのか，などを述べる．

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