エネルギー基礎力学

科目基礎情報

学校 奈良工業高等専門学校 開講年度 平成29年度 (2017年度)
授業科目 エネルギー基礎力学
科目番号 0036 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 機械工学科 対象学年 3
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 工業力学,出版社:コロナ社,著者:吉村 靖夫・米内山 誠
担当教員 矢尾 匡永

到達目標

前期中間試験:  1)力の概念を理解し,その合成および分解ができる,
2)トラス構造体において部材に作用する力を求める,
3)物体の重心の求め方を理解する.

前期末試験:  1)複雑な形状の重心を求める.
2)質点の運動において速度および加速度の求め方を理解する,
3)平面運動における質点の挙動を理解する,

後期中間試験: 1)運動法則を理解する.
2)剛体の運動方程式の導出,
3)慣性モーメントの概念を理解する,
4)慣性モーメントを求める,

学年末試験:  1)運動量と力積の概念を理解する,
2)運動量保存則を理解し,物体の衝突において反発係数の概念を理解する,
3)仕事とエネルギーの概念を理解し,計算する.

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未到達レベルの目安
評価項目1静的な力のつりあい問題が理解でき,問題を解くことができる.静的な力のつりあい問題が理解できる.ベクトルが引けない.
評価項目2質点の運動を記述でき,問題を解くことができる.質点の運動を記述できる.微積分ができない
評価項目3剛体の運動を記述でき,問題を解くことができる.剛体の運動を記述できる.慣性モーメントが求められない.
評価項目4運動量,仕事およびエネルギーなどの概念を理解でき,問題を解くことができる.運動量,仕事およびエネルギーなどの概念を理解できる.運動量,仕事およびエネルギーの違いがわからない.

学科の到達目標項目との関係

準学士課程(本科1〜5年)学習教育目標 (2) 説明 閉じる

教育方法等

概要:
既に物理学で学習し,応用物理において平行して学習している力学問題を多く解くことにより,力学の本質を理解し,力学問題を解決できる能力を養う.
授業の進め方・方法:
履修にあたっては,数学の微分・積分,ベクトル解析,三角関数を多く活用する.
注意点:
授業に集中して,授業時間内に内容を理解することが重要である.また,章末問題は解答を見ずに自分で解くことで実力を養う.

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 力の合成と分解 力の分解と合成が理解できる.
2週 力のモーメント 力のモーメントと偶力が理解できる.
3週 力の置き換え 着力点の異なる力の合成が理解できる.
4週 力のつりあい 反力の概念と力のつりあいが理解できる.
5週 トラス1 トラスに作用する力のつりあいが理解できる.
6週 トラス2 接点法と切断法がりかいできる.
7週 総合演習(1) 章末問題の解答.
8週 前期中間試験 力のモーメント,つりあい,トラス
2ndQ
9週 物体の重心1 簡単形状の重心を求めることができる.
10週 物体の重心2 回転体の表面積と体積の求めることができる.
11週 並進運動1 速度および加速度について理解できる.
12週 並進運動2 直線運動における速度および加速度を求めることができる.
13週 円運動1 質点の放物線運動と円運動が理解できる.
14週 円運動2・相対運動 絶対運動と相対運動が理解できる.
15週 総合演習(2) 章末問題の解答
16週 前期末試験 重心・並進,円および相対運動
後期
3rdQ
1週 運動の法則 運動の法則が理解できる.
2週 慣性力 慣性力,遠心力(向心力)が理解できる.
3週 剛体の動力学 角運動方程式と慣性モーメントの概念が理解できる.
4週 慣性モーメント1 慣性モーメントに関する定理が理解できる.
5週 慣性モーメント2 慣性モーメントを求めることができる.
6週 剛体の平面運動 剛体の平面運動問題を解くことができる.
7週 総合演習(3) 章末問題の解答
8週 後期中間試験 剛体の運動,慣性モーメント
4thQ
9週 運動量と力積 運動量と力積が理解できる.
10週 角運動量 角運動量保存則が理解できる.
11週 衝突1 向心衝突現象が理解できる.
12週 衝突2 偏心衝突現象が理解できる.
13週 仕事 仕事が理解できる.
14週 動力とエネルギー 動力,エネルギーが理解できる
15週 総合演習(4) 章末問題の解答
16週 後期末試験 運動量,力積,衝突,仕事,エネルギー

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
基礎的能力自然科学物理力学速度と加速度の概念を説明できる。3後1
直線および平面運動において、2物体の相対速度、合成速度を求めることができる。3前14,後1
等加速度直線運動の公式を用いて、物体の座標、時間、速度に関する計算ができる。3後1
平面内を移動する質点の運動を位置ベクトルの変化として扱うことができる。3後1
物体の変位、速度、加速度を微分・積分を用いて相互に計算することができる。3後1
自由落下、及び鉛直投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。3後1
鉛直投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。3後1
水平投射、及び斜方投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。3後1
物体に作用する力を図示することができる。3前1
力の合成と分解をすることができる。3前1
重力、抗力、張力、圧力について説明できる。3前4
慣性の法則について説明できる。3後2
作用と反作用の関係について、具体例を挙げて説明できる。3前4
運動方程式を用いた計算ができる。3後1
簡単な運動について微分方程式の形で運動方程式を立て、初期値問題として解くことができる。3後1
静止摩擦力がはたらいている場合の力のつりあいについて説明できる。3前4
最大摩擦力に関する計算ができる。3前4
動摩擦力に関する計算ができる。3前4
仕事と仕事率に関する計算ができる。3後13
物体の運動エネルギーに関する計算ができる。3後14
重力による位置エネルギーに関する計算ができる。3後14
力学的エネルギー保存則を様々な物理量の計算に利用できる。3後14
物体の質量と速度から運動量を求めることができる。3後9
運動量の差が力積に等しいことを利用して、様々な物理量の計算ができる。3後9
運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。3後9
等速円運動をする物体の速度、角速度、加速度、向心力に関する計算ができる。3前13,前14
万有引力の法則から物体間にはたらく万有引力を求めることができる.3前4
万有引力による位置エネルギーに関する計算ができる。3後14
力のモーメントを求めることができる。3前2
角運動量を求めることができる。3後10
角運動量保存則について具体的な例を挙げて説明できる。3後10
剛体における力のつり合いに関する計算ができる。3前4
重心に関する計算ができる。3前9,前10
一様な棒などの簡単な形状に対する慣性モーメントを求めることができる。3後4,後5
剛体の回転運動について、回転の運動方程式を立てて解くことができる。3後6

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合10000000100
基礎的能力600000060
専門的能力400000040
分野横断的能力0000000