到達目標
建設系では地盤・構造物の振動が重要になるので、その基礎となる物理学の基礎基本概念である運動の記述、質点の力学、質点系の力学を理解し、数式表現とともに振動現象を習得する。
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 | 変位、速度、加速度の関係を発展的に応用できる。 | 変位、速度、加速度の基礎的関係を計算できる。 | 変位、速度、加速度の関係が理解できない。 |
評価項目2 | 力および運動法則を応用できる。 | 力および運動法則の基礎的計算ができる。 | 力および運動法則の基礎的計算ができない。 |
評価項目3 | 質点・ばね系の非減衰振動問題を応用できる。 | 質点・ばね系の非減衰振動問題の基礎的計算ができる。 | 質点・ばね系の非減衰振動問題の基礎的計算ができない。 |
評価項目4 | 質点・ばね系の減衰振動問題を応用できる。 | 質点・ばね系の減衰振動問題の基礎的計算ができる。 | 質点・ばね系の減衰振動問題の基礎的計算ができない。 |
評価項目5 | 自由振動と強制振動の発展的問題が理解できる。 | 自由振動と強制振動の標準問題が理解できる。 | 自由振動と強制振動の標準問題が理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
振動工学の基礎となる物理学の基礎基本概念である運動の記述、質点の力学、質点系の力学を理解するため、数式による表現とともに振動現象を直感的に習得できるようにする。そのために、授業中の演示実験も行い、実験や演習を通じて物理学の基礎である力学の定着を図る。
授業の進め方・方法:
パワーポイントのスライドと板書によって学習内容を解説する講義形式で行う。各自の自主的な学習が必要なのはいうまでもなく、内容の理解と応用力の養成のために適時問題演習、レポートを課す。
注意点:
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
絵で見る振動現象 |
動画、写真などにより、建設系における振動現象とは何かを理解できる。
|
2週 |
変位、速度、加速度 |
変位、速度、加速度の関係を理解できる。
|
3週 |
力および運動法則 |
力、運動法則、運動方程式を理解できる。
|
4週 |
自由振動と強制振動 |
自由振動と強制振動の違いを理解できる。
|
5週 |
質点の振動 |
振子などにおける単振動、自由度を理解できる。
|
6週 |
ばねと質量で構成される系の非減衰自由振動 |
質点系の固有周期、固有円振動数の理解とともに、非減衰自由振動方程式を解くことができる。
|
7週 |
ばねのモデル化 |
複数の「ばね」や「ばねとはり」で構成される系の合成ばね定数を算定できるとともに、ばねのモデル化を理解できる。
|
8週 |
中間試験 |
試験により、学習内容を定着させる。
|
2ndQ |
9週 |
2階線形常微分方程式 |
一般的な2階線形同次常微分方程式を解くことができる。
|
10週 |
減衰 |
地盤・構造物の減衰とは何かを理解できる。
|
11週 |
減衰自由振動 |
構造物の減衰自由振動方程式を誘導できるとともに、自由振動現象を理解できる。
|
12週 |
減衰率 |
減衰の大きさを求めることができる。
|
13週 |
共振 |
共振とは何かを理解できる。
|
14週 |
強制振動の実際 |
強制振動の実際を理解できる。
|
15週 |
地震現象における振動の実際 |
地震時における構造振動問題の実際を理解できる。
|
16週 |
期末試験 |
試験により、学習内容を定着させる。
|
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 | 熱 | 原子や分子の熱運動と絶対温度との関連について説明できる。 | 4 | |
時間の推移とともに、熱の移動によって熱平衡状態に達することを説明できる。 | 4 | |
物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。 | 4 | |
熱量の保存則を表す式を立て、熱容量や比熱を求めることができる。 | 4 | |
動摩擦力がする仕事は、一般に熱となることを説明できる。 | 4 | |
ボイル・シャルルの法則や理想気体の状態方程式を用いて、気体の圧力、温度、体積に関する計算ができる。 | 4 | |
気体の内部エネルギーについて説明できる。 | 4 | |
熱力学第一法則と定積変化・定圧変化・等温変化・断熱変化について説明できる。 | 4 | |
エネルギーには多くの形態があり互いに変換できることを具体例を挙げて説明できる。 | 4 | |
不可逆変化について理解し、具体例を挙げることができる。 | 4 | |
熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 課題 | レポート | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 80 | 10 | 10 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 80 | 10 | 10 | 0 | 0 | 0 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |