到達目標
(ア)水の性質と単位に関する基礎用語を学習し、その意味を理解する。
(イ)水の表面張力と毛管現象について理解し、毛管現象による管内水面の上昇量を計算できる。
(ウ)水の粘性に関してニュートンの粘性法則、粘性係数、動粘性係数を理解する。
(エ)静水圧の表し方、静水圧の強さを理解し、任意の水深での水圧と水頭を計算できる。
(オ)水平、鉛直、傾斜、曲面等の多様な条件・形状の平面に作用する水圧計算ができる。
(カ)浮体の重心位置/浮心位置から浮体の安定計算ができる。
(キ)流体の持つエネルギーについて学習し、ベルヌーイの定理を理解する。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 実到達レベルの目安 |
| 水の性質と単位に関する基礎用語を理解し,水の表面張力や粘性係数がどのような水理条件下でも推定できる。 | 水の性質と単位に関する基礎用語を理解し,水の表面張力や粘性係数算出ができる。 | 水の性質と単位に関する基礎用語は理解しているが,表面張力や粘性係数に関する計算が十分にできない。 |
| 静水圧について十分に理解し,全静水圧の大きさと,その作用点の位置を,水中構造物の傾斜角度,曲面,複合図形についても算出できる。 | 静水圧の求め方を理解し,全静水圧の大きさと,その作用点の位置を算出できる。 | 静水圧の求め方を理解しているが,全静水圧の大きさと,その作用点の位置を正確に算出できない。 |
| 浮体の安定計算ができる。質量保存則を理解し,ベルヌーイの定理の導出ができる。様々な水理構造物に適用できる。 | 浮体の安定計算ができる。質量保存則について理解し,ベルヌーイの定理導出を理解する。同定理を簡単な水理構造物に適用できる。 | 浮体の安定計算法について理解する。ベルヌーイの定理の意味するところを把握し,水理構造物への応用がやや不十分だが,ひととおりできる。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
昔から「水を治めるものは国を治める」と言われる程、治水は我々の生活にとって重要なテーマであり、水の流れのメカニズムを理解するためには、水の運動学的、力学的諸原理を理解する必要がある。水理学ではこれらを学ぶが、その対象や内容が多様で広範囲におよぶため、比較的難易度が高く、理解することが難しいという先入観を持たれている。本講義では、一つ一つの学習項目について本質的な理解に努め、分かりやすい水理学を目指している。まず、水の性質や単位といった基礎を学んだ後に、静水圧や浮力についてよく理解する。後半では水理学の基礎とも言えるベルヌーイの定理について学ぶ。
授業の進め方・方法:
注意点:
授業には関数電卓を持参すること。
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
水理学の歴史:古代・中世の水利用、現代水理学 |
古代から現代までの水理構造物とその利用法を把握する。
|
2週 |
次元と単位:物理量と次元、様々な単位系 |
水の性質と単位について基礎用語を学び,その意味を理解する。
|
3週 |
流体の物理的性質:水の密度と単位重量、水の表面張力と毛管現象, 水の粘性、 |
水の密度,単位体積重量,表面張力,粘性係数を理解する。
|
4週 |
静水圧1:静水圧の表し方、静水圧の強さ、絶対圧力とゲージ圧力 |
静水圧の表し方,全静水圧の意味,作用点の位置の計算の仕方を理解する。
|
5週 |
静水圧1:静水圧の表し方、静水圧の強さ、絶対圧力とゲージ圧力 |
静水圧の表し方,全静水圧の意味,作用点の位置の計算の仕方を理解する。
|
6週 |
静水圧2:鉛直平板に働く静水圧、傾斜した平面に作用する静水圧、曲面に作用する静水圧 |
鉛直平板,傾斜平板,曲面を持つ物体にかかる静水圧の計算方法を理解し計算することができる。
|
7週 |
静水圧2:鉛直平板に働く静水圧、傾斜した平面に作用する静水圧、曲面に作用する静水圧 |
鉛直平板,傾斜平板,曲面を持つ物体にかかる静水圧の計算方法を理解し計算することができる。
|
8週 |
静水圧2:鉛直平板に働く静水圧、傾斜した平面に作用する静水圧、曲面に作用する静水圧 |
鉛直平板,傾斜平板,曲面を持つ物体にかかる静水圧の計算方法を理解し計算することができる。
|
2ndQ |
9週 |
静水圧3:圧力の伝達、様々なマノメータとピエゾメータ |
マノメータとピエゾメータによる圧力測定の原理を理解し,測定結果から圧力計算ができる。
|
10週 |
浮力と浮体:浮力、浮体の釣り合い、浮体の安定 |
水中にある物体に作用する浮力の大きさを求め,回転力が作用した時の浮体の安定計算ができる。
|
11週 |
浮力と浮体:浮力、浮体の釣り合い、浮体の安定 |
水中にある物体に作用する浮力の大きさを求め,回転力が作用した時の浮体の安定計算ができる。
|
12週 |
質量の保存則:連続の式、ベルヌーイの定理 |
質量保存則を定常流に適用し,ベルヌーイの定理の導出を理解する。
|
13週 |
質量の保存則:連続の式、ベルヌーイの定理 |
質量保存則を定常流に適用し,ベルヌーイの定理の導出を理解する。
|
14週 |
ベルヌーイの定理の工学的応用:オリフィス、ピトー管、三角堰と四角堰 |
ベルヌーイの定理を,様々な水理構造物に適用し,圧力,流速などを求めることができる。
|
15週 |
ベルヌーイの定理の工学的応用:オリフィス、ピトー管、三角堰と四角堰 |
ベルヌーイの定理を,様々な水理構造物に適用し,圧力,流速などを求めることができる。
|
16週 |
|
|
モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
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 |
評価割合
| 定期試験 | 課題 | 小テスト | 合計 |
総合評価割合 | 50 | 20 | 30 | 100 |
専門的能力 | 50 | 20 | 30 | 100 |