到達目標
1.流体の特性を理解し、静止流体中で発生する諸現象を説明できる
2.水力学の基本法則(連続の式・ベルヌーイの定理・運動量の法則)を理解し,この法則を使用した計算ができる
3.水力学で用いる次元解析と相似則について説明できる
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 | 流体の特性を理解し、静止流体中で発生する諸現象を明確に説明できる | 流体の特性を理解し、静止流体中で発生する諸現象を説明できる | 流体の特性を理解できず、静止流体中で発生する諸現象を説明できない |
評価項目2 | 水力学の基本法則(連続の式・ベルヌーイの定理・運動量の法則)を明確に理解し,この法則を使用した計算が正確にできる | 水力学の基本法則(連続の式・ベルヌーイの定理・運動量の法則)を理解し,この法則を使用した計算ができる | 水力学の基本法則(連続の式・ベルヌーイの定理・運動量の法則)を理解できず,この法則を使用した計算ができない |
評価項目3 | 水力学で用いる次元解析と相似則について明確に説明できる | 水力学で用いる次元解析と相似則について説明できる | 水力学で用いる次元解析と相似則について説明できない |
学科の到達目標項目との関係
JABEE (A)
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JABEE (D)
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教育方法等
概要:
機械工学の基礎となる四力学の1つである「流体力学」の一分野で、実用面を重視した「水力学」の基礎を学ぶ。
授業の進め方・方法:
授業方法は講義を中心とし,適宜演習問題や課題を出して解答の提出を求める
注意点:
1.定期試験は時間を90分とし,電卓と定規の持ち込みは可とする
2.演習問題の一部は、前期に開講する機械工学演習Ⅰにおいて解答を実施する
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
流体の性質(1)圧縮性1 |
流体とは何か、密度・比重、圧縮性の指標を理解する
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2週 |
流体の性質(2)圧縮性2、粘性1 |
気体の状態方程式を理解する、粘性の指標を理解する
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3週 |
流体の性質(3)粘性2、流体のモデル化 |
ニュートンの粘性の法則を理解する
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4週 |
流体静力学(1)静止流体中の圧力 |
静水圧について理解する
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5週 |
流体静力学(2)マノメータ |
マノメータの原理を理解する
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6週 |
流体静力学(3)平面板に作用する圧力合力1 |
平面板に作用する圧力合力の計算方法を理解する
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7週 |
流体静力学(4)平面板に作用する圧力合力2 |
平面板に作用する圧力合力の公式を用いた計算方法を理解する
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8週 |
中間試験 |
これまでの範囲を理解する
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2ndQ |
9週 |
流体静力学(5)曲面板に作用する圧力合力 |
曲面板に作用する圧力合力の計算方法を理解する
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10週 |
流体静力学(6)浮力 |
アルキメデスの原理を理解する
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11週 |
流体静力学(7)相対的静止1 |
相対的静止の状態(等加速度直線運動)にある液体の液面形状と圧力分布について理解する
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12週 |
流体静力学(8)相対的静止2 |
相対的静止の状態(等速回転運動)にある液体の液面形状と圧力分布について理解する
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13週 |
連続の式(1)定常流の連続の式1 |
定常・一次元流れの連続の式を理解する
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14週 |
連続の式(2)定常流の連続の式2 |
定常・非一次元流れの連続の式を理解する
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15週 |
連続の式(3)非定常流の連続の式 |
非定常流れの連続の式を理解する
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16週 |
定期試験 |
これまでの範囲を理解する
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後期 |
3rdQ |
1週 |
ベルヌーイの定理(1)エネルギの保存則、式の導出 |
流体のエネルギ保存則とベルヌーイの定理を理解する
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2週 |
ベルヌーイの定理(2)トリチェリの定理 |
トリチェリの定理を理解する
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3週 |
ベルヌーイの定理(3)ピトー管 |
ピトー管による流速測定原理を理解する
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4週 |
ベルヌーイの定理(4)絞り形流量計 |
絞り形流量計による流量測定原理を理解する
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5週 |
ベルヌーイの定理(5)ヘッドの考え方 |
ヘッドを使った計算の仕方を理解する
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6週 |
ベルヌーイの定理(6)問題演習 |
ベルヌーイの定理を使った様々な問題の計算ができるようにする
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7週 |
運動量の法則(1)運動量の法則、式の導出 |
流体の運動量の法則を理解する
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8週 |
中間試験 |
これまでの範囲を理解する
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4thQ |
9週 |
運動量の法則(2)問題演習1 |
運動量の法則を用いて、管内の流れや衝突噴流の計算ができるようにする
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10週 |
運動量の法則(3)問題演習2 |
運動量の法則を用いて、物体に作用する抗力を計算できるようにする
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11週 |
運動量の法則(3)問題演習3 |
運動量の法則を用いて、物体に作用する抗力を計算できるようにする
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12週 |
次元解析と相似則(1)バッキンガムのΠ定理 |
バッキンガムのΠ定理を理解する
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13週 |
次元解析と相似則(2)レイノルズの相似則 |
レイノルズの相似則を理解する
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14週 |
次元解析と相似則(3)フルードの相似則 |
フルードの相似則を理解する
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15週 |
次元解析と相似則(4)その他の相似則 |
水力学で使用されるマッハ数やその他の無次元数を理解する
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16週 |
定期試験 |
これまでの範囲を理解する
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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 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 熱流体 | 流体の定義と力学的な取り扱い方を理解し、適用できる。 | 4 | |
流体の性質を表す各種物理量の定義と単位を理解し、適用できる。 | 4 | |
ニュートンの粘性法則、ニュートン流体、非ニュートン流体を説明できる。 | 4 | |
絶対圧力およびゲージ圧力を説明できる。 | 4 | |
パスカルの原理を説明できる。 | 4 | |
液柱計やマノメーターを用いた圧力計測について問題を解くことができる。 | 4 | |
平面や曲面に作用する全圧力および圧力中心を計算できる。 | 4 | |
物体に作用する浮力を計算できる。 | 4 | |
定常流と非定常流の違いを説明できる。 | 4 | |
流線と流管の定義を説明できる。 | 4 | |
連続の式を理解し、諸問題の流速と流量を計算できる。 | 4 | |
オイラーの運動方程式を説明できる。 | 4 | |
ベルヌーイの式を理解し、流体の諸問題に適用できる。 | 4 | |
運動量の法則を理解し、流体が物体に及ぼす力を計算できる。 | 4 | |
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 | 90 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 90 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |