概要:
【開講学期】秋学期週4時間
2年生での基礎力学、3年生での応用物理と材料力学について、数学的素養や理解度の向上を目指す。機械系の学生が4年次以降に学ぶ力学系専門科目のための基礎力向上を目指す。
授業の進め方・方法:
基礎的事項の確認と授業中に扱えなかった発展的な事項を演習形式で授業を進める。物体に働く力による運動や変形を考察し、合理的かつ安全で機能的な設計への考え方を身につける。自然重力場での物体の運動に関する探究、ものづくりにおける強度設計、などの探求に向いている。
それぞれの課題を総合して100点満点とし、60点以上を合格とする。
注意点:
1.課題をすべて提出すること。
2.関数電卓を使用する。
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 | 慣性の法則について説明できる。 | 3 | |
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 | |
運動方程式を用いた計算ができる。 | 3 | |
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 | |
運動の法則について説明できる。 | 3 | |
仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | |
物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
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 | |
物体の質量と速度から運動量を求めることができる。 | 3 | |
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 | |
運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 3 | |
剛体における力のつり合いに関する計算ができる。 | 3 | |
重心に関する計算ができる。 | 3 | |
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 | |
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 | |
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 | 後1 |
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1 |
一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | 後1 |
力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 4 | 後1 |
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1 |
着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | 後1 |
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2 |
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2 |
運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 4 | 後2 |
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2 |
運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 4 | 後2 |
周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。 | 4 | 後2 |
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2 |
仕事の意味を理解し、計算できる。 | 4 | 後3 |
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3 |
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3 |
位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 4 | 後3 |
動力の意味を理解し、計算できる。 | 4 | 後3 |
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1 |
運動量および運動量保存の法則を説明できる。 | 4 | 後3 |
剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。 | 4 | 後2 |
平板および立体の慣性モーメントを計算できる。 | 4 | 後2 |
荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 4 | 後5 |
応力とひずみを説明できる。 | 4 | 後5 |
フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。 | 4 | 後5 |
許容応力と安全率を説明できる。 | 4 | 後5 |
両端固定棒や組合せ棒などの不静定問題について、応力を計算できる。 | 4 | 後6 |
線膨張係数の意味を理解し、熱応力を計算できる。 | 4 | 後6 |
引張荷重や圧縮荷重が作用する棒の応力や変形を計算できる。 | 4 | |
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。 | 4 | 後6 |
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。 | 4 | 後6 |
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。 | 4 | 後6 |