概要:
科学技術は物理学を応用して確立され、力学はその中でもっとも基礎的な分野である。工学における力学は実社会に役立つものを作るために学ばれる。本講義では静力学(静的な領域)と動力学(動的な領域)における基本的事項を理解し、専門科目の基礎としての力学を習得する。
授業の進め方・方法:
2回の試験と不定期に課す演習により、授業内容の理解度向上をはかる。
中間試験35%、期末試験35%、授業および課題への取り組み30%で評価し、総合で50点以上を合格とする。
試験問題のレベルは教科書章末の演習問題および教員作成の演習問題と同程度とする。
注意点:
指定教科書と教員作成の配布プリントを併用する。
事前の予習と事後の復習の自学自習を十分に行うこと。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ガイダンス 力学に表れる物理量と単位 |
・物理量と次元および単位の関係を理解できる。
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2週 |
力の表し方、合成と分解 |
・力の表示、合成と分解が理解でき計算ができる。 ・ベクトル演算による力の分解ができる。
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3週 |
力のモーメント |
・力のモーメントを理解し計算ができる。 ・合モーメント、偶力、等価力を理解し計算ができる。
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4週 |
力と力のモーメントのつり合い |
・つり合いを理解し、つり合い式から未知物理量を計算できる。 ・力の支点と反力を理解し計算ができる。
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5週 |
重力と重心 |
・質量、重力、重心を理解し説明できる。 ・重心位置を計算できる。
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6週 |
点の平面運動 相対運動 |
・速度、加速度の意味を理解し、直線運動問題を解くことができる。 ・直角座標の概念が理解でき、放物運動問題を解くことができる。 ・相対運動を理解し、相対運動問題を解くことができる。
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7週 |
運動方程式 |
・力と運動を関連づける運動方程式を理解し、その関係を運動方程式で表すことができる。 ・慣性力、ダランベールの原理が理解できる。
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8週 |
中間試験 |
中間試験の実施
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4thQ |
9週 |
座標系と運動方程式 円運動 |
・直角座標系と極座標系における成分表示ができる。 ・円運動の速度と加速度、向心力、遠心力の意味を理解し計算できる。
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10週 |
剛体の運動の記述 |
・剛体に作用する力と剛体の運動を理解できる。 ・慣性モーメント、平行軸・直交軸の定理を理解できる。
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11週 |
慣性モーメントの計算 |
・簡単な形状の慣性モーメントを求めることができる。
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12週 |
さまざまな剛体の運動 |
・剛体運動を運動方程式で表すことができ、問題を解くことができる。
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13週 |
仕事・動力 |
・仕事、動力の意味を理解し計算できる。 ・てこ、滑車、斜面などにおける仕事の原理を説明できる。
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14週 |
力学的エネルギー保存の法則 |
・エネルギーの意味と種類を説明できる。 ・力学的エネルギーの保存の法則を理解し、種々の問題に適用できる。
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15週 |
斜面における摩擦 機械の効率 |
・すべり摩擦と転がり摩擦を理解し、斜面における摩擦問題を解くことができる。 ・機械の効率を理解し計算できる。
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16週 |
試験返却 |
期末試験返却
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分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 力学 | 力は、大きさ、向き、作用する点によって表されることを理解し、適用できる。 | 4 | |
一点に作用する力の合成と分解を図で表現でき、合力と分力を計算できる。 | 4 | 後2 |
一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | 後4 |
力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 4 | 後3 |
偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 4 | 後3 |
着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | 後2 |
重心の意味を理解し、平板および立体の重心位置を計算できる。 | 4 | 後5 |
速度の意味を理解し、等速直線運動における時間と変位の関係を説明できる。 | 4 | 後6 |
加速度の意味を理解し、等加速度運動における時間と速度・変位の関係を説明できる。 | 4 | 後6 |
運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 4 | 後7 |
運動の第二法則を説明でき、力、質量および加速度の関係を運動方程式で表すことができる。 | 4 | 後7 |
運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 4 | 後4 |
周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。 | 4 | 後9 |
向心加速度、向心力、遠心力の意味を理解し、計算できる。 | 4 | 後9 |
仕事の意味を理解し、計算できる。 | 4 | 後13 |
てこ、滑車、斜面などを用いる場合の仕事を説明できる。 | 4 | 後13 |
エネルギーの意味と種類、エネルギー保存の法則を説明できる。 | 4 | 後14 |
位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 4 | 後14 |
動力の意味を理解し、計算できる。 | 4 | 後13 |
すべり摩擦の意味を理解し、摩擦力と摩擦係数の関係を説明できる。 | 4 | 後15 |
剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。 | 4 | 後10,後12 |
平板および立体の慣性モーメントを計算できる。 | 4 | 後11 |