概要:
前期中間までは,材料力学における,軸のねじり,組合せ応力,座屈について学習します。その後,動力学問題を学習する上での基礎事項の学習を行います。とりわけ,加速度,速度,変位の関係を十分理解してもらうために,加速度,速度,変位図を用いて等速度運動と等加速度運動の問題を公式なしでも解くことができるようにします。さらに,基本的な1自由度系問題の学習を通して,動力学問題の基礎・基本を身につけます。
授業の進め方・方法:
授業計画にしたがって授業を進めます。教科書の目次とは異なります。まずは力学に対して興味を持ってもらうよう努めます。そして,具体的なテーマのもとに,できるだけ多くの演習を行い,理解を深めてもらいます。わかり易い授業を目指します。
注意点:
(1) 機械や構造物を扱う上での基礎科目であるから、学習内容をしっかりと身に付ける必要がある。
(2) 学習内容の定着には、日々の予習復習が不可欠である。教科書・問題集などを活用して主体的に学習すること。
(3) 教科書と電卓を忘れないように持ってくること。
(4) 宿題・自主的な学習活動はレポートとして提出すること。
(5) 学習内容についてわからないことがあれば、積極的に質問すること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
1. 軸のねじり(その1) |
1-(1) ねじりを受ける丸棒のせん断ひずみとせん断応力を説明できる。
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2週 |
1. 軸のねじり(その2) |
1-(2) 丸棒について断面二次極モーメント及び極断面係数を計算できる。
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3週 |
1. 軸のねじり(その3) |
1-(3) ねじり問題の計算ができる。
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4週 |
2.組合わせ応力(その1) |
2-(1) 多軸応力の意味を説明できる。 2-(2) 二軸応力について,モール円の使い方を説明できる。
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5週 |
2.組合わせ応力(その2) |
2-(3) モール円を使って,任意の斜面上に作用する応力,主応力と主せん断応力を計算できる。 2-(4) 曲げとねじりを同時に受ける軸の応力計算ができる。
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6週 |
3. 座屈 |
3-(1) 圧縮を受ける柱の分類(短柱・長柱)を理解できる。 3-(2) 各種支持条件に対するEuler座屈荷重を計算できる。
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7週 |
中間試験 |
中間試験
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8週 |
4. 動力学問題の基礎事項(その1) |
4-(1) 運動と振動の違いが説明できる。 4-(2) 系の概念,力学モデル,自由度,運動方程式などの用語の説明ができる。
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2ndQ |
9週 |
4. 動力学問題の基礎事項(その2) |
4-(3) 自由振動,強制振動,自励振動などの違いが説明できる。
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10週 |
4. 動力学問題の基礎事項(その3) |
4-(4) 加速度・速度・変位(角加速度・角速度・角変位)の関係を説明できる。
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11週 |
4. 動力学問題の基礎事項(その4) |
4-(5) 加速度・速度・変位図を用いて,等速度運動と等加速度運動に関する問題を解くことができる。
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12週 |
5. 1自由度系の振動(その1) |
5-(1) 振動問題のモデル化と運動方程式の立て方の説明ができる。
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13週 |
5. 1自由度系の振動(その2) |
5-(2) 1自由度問題の運動方程式を立てることができる。
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14週 |
5. 1自由度系の振動(その3) |
5-(3) 固有振動数,固有円振動数,固有周期の関係について説明できる。
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15週 |
5. 1自由度系の振動(その4) |
5-(4) DSSを用いた振動シミュレーションを通して,系の固有振動数,共振について理解する。
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16週 |
前期末試験答案返却・解説 |
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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 |
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 | 前10 |
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 | 前11 |
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 | 前11 |
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 | 前11 |
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 | 前12,前13 |
周期、振動数など単振動を特徴づける諸量を求めることができる。 | 3 | 前14 |
単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。 | 3 | 前15 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 力学 | 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。 | 3 | 前10,前11 |
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。 | 3 | 前10,前11 |
運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 3 | |
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。 | 3 | |
運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 3 | |
ねじりを受ける丸棒のせん断ひずみとせん断応力を計算できる。 | 3 | 前1 |
丸棒および中空丸棒について、断面二次極モーメントと極断面係数を計算できる。 | 3 | 前2 |
軸のねじり剛性の意味を理解し、軸のねじれ角を計算できる。 | 3 | 前3 |
多軸応力の意味を説明できる。 | 3 | 前4 |
二軸応力について、任意の斜面上に作用する応力、主応力と主せん断応力をモールの応力円を用いて計算できる。 | 3 | 前5 |
振動の種類および調和振動を説明できる。 | 3 | 前8 |
不減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | |
減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | |
調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | |
調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | |
商船系分野(機関) | 材料力学 | ねじりを受ける丸棒のせん断ひずみとせん断応力を計算できる。 | 3 | 前1,前3 |
丸棒について、断面二次極モーメントと極断面係数を計算できる。 | 3 | 前2,前3 |
等速度運動及び等加速度運動問題を認識し、計算できる。 | 3 | 前11 |
ニュートンの第二法則を用いて、基本的な1、2自由度系の運動方程式を立てることができる。 | 3 | 前12,前13 |
振動系についての、固有円振動数、共振、振動モードについて認識している。 | 3 | 前14,前15 |