水力学(1054)

科目基礎情報

学校	八戸工業高等専門学校	開講年度	令和05年度 (2023年度)
授業科目	水力学(1054)
科目番号	4M32	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位B: 2
開設学科	産業システム工学科機械・医工学コース	対象学年	4
開設期	春学期(1st-Q),夏学期(2nd-Q)	週時間数	1st-Q:2 2nd-Q:2 3rd-Q:2
教科書/教材	教員作成プリント
担当教員	古川 琢磨

到達目標

・　流体および流れに関する専門用語を説明できること。
・　静止流体にかかっている圧力を求めることができること。
・　ベルヌーイの定理を理解し、様々な流れに適用できること。
・　流れを表す主要式（連続、オイラー、ベルヌーイ、運動量）を課題に適用できること。

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	流体および流れに関する専門用語を身近なもので例えて説明できる．	流体および流れに関する専門用語を説明できる	流体および流れに関する専門用語を説明できない
評価項目2	実現象中の静止流体の圧力を求めることができる．	静止流体にかかっている圧力を求めることができる	静止流体にかかっている圧力を求めることができない
評価項目3	ベルヌーイの定理を理解し、実際の流動現象に応用することができる．	ベルヌーイの定理を理解し、様々な流れに適用できる	ベルヌーイの定理を理解し、様々な流れに適用できない
評価項目４	流れを表す主要式（連続、オイラー、ベルヌーイ、運動量）を実際の流動現象に応用できる．	流れを表す主要式（連続、オイラー、ベルヌーイ、運動量）を課題に適用できる	流れを表す主要式（連続、オイラー、ベルヌーイ、運動量）を課題に適用できない

学科の到達目標項目との関係

ディプロマポリシー DP3 ◎ （専門知識の修得）

教育方法等

概要:

春学期週２時間，夏楽器週２時間，通年週４時間
流体を扱う学問のなかで、水力学は流体を学ぶ上で基礎となり、さらに、流体機械の設計等に欠かすことのできない実用的学問でもある。本講では、流体特有の状態を理解し、様々な流れにおける圧力や速度の計算ができるようになることを目標とする。

授業の進め方・方法:

流体の静力学および動力学の基礎を学習する。また、項目ごとに基礎内容の確認テストを実施し，応用力をつける演習問題のプリントを配布するので自学により力をつけてもらいたい。なお、演習問題には英文もあるので、英文を把握できる力をつけておいてもらいたい。できるだけ多くの実例や実験を取り入れ、理解の助けにしたいと考えている。
到達度試験８０％，出席＋確認テスト２０％

注意点:

数学的素養が必要とされるので、特に微分積分の基礎は十分に復習しておくこと。
飛行機や天気など、日常の流体に関する話題にも目を向けなぜそうなるか考える習慣をつけること。
できるだけ授業内で理解するよう努めること。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス、水力学で使用する数学	微分，積分等基本的な数学の概念が理解できる．
		2週	流体の性質	流体の定義や流体力学の工学的重要性が理解できる．
		3週	流体の種類、さまざまな流れ	流体の種類について理解し，その多様性について説明できる．
		4週	流れを表す物理量	流体力学で重要な物理量を説明できる．
		5週	静止流体中の圧力，マノメータ	マノメータの原理について理解し，その応用例について説明できる．
		6週	面に働く静止流体力	静止流体中に働く圧力が導出できる．
		7週	演習
		8週	到達度試験（答案返却とまとめ）
	2ndQ
		9週	相対的平衡での圧力分布	流体の平衡条件について理解し，その力のつり合いの式を導出できる．
		10週	連続の式	連続の式の概念を理解し，流体の流入出量を導出できる．
		11週	オイラーの運動方程式	運動量保存測を理解し，その時間変化が導出できる．
		12週	ベルヌーイの式	ベルヌーイの式の原理を理解し，各項の意味を理解できる．
		13週	ベルヌーイの式の応用	ベルヌーイの式を利用して，実用問題について応用できる．
		14週	運動量方程式	運動量の変化の保存式を導出でき，その原理を理解する．
		15週	演習
		16週	到達度試験（答案返却とまとめ）
後期
	3rdQ
		1週	管摩擦損失	レイノルズ応力や境界層内部のモデルを理解できる
		2週	直円管内の流れ（層流）	管摩擦損失係数を導出できる．
		3週	直円管内の流れ（乱流）	摩擦速度，壁面せん断応力を導出できる．
		4週	様々な管路損失	拡大管等の管路損失が理解できる．
		5週	様々な管路損失	エルボ流れ等の管路損失が理解できる．
		6週	抗力・揚力，円柱周りの流れ	物体に作用する流体による抗力，揚力が理解できる．
		7週	演習
		8週	到達度試験（答案返却とまとめ）

評価割合

	到達度試験	出席＋確認テスト	合計
総合評価割合	80	20	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	80	20	100
分野横断的能力	0	0	0