機械工学の基礎力学として、工業力学、材料力学、水力学、熱力学、の機械4力学がある。特に、水力学（流体工学、流体力学）、熱力学について、基本的な考え方を理解して、説明できるようになるとともに、いくつかの初歩的な計算を自分でできるようになる。
概要:
機械工学の基盤である基礎力学の4力学の内、水力学及び熱力学を中心にその基本的な内容を学習して、それらの力学の目的と概要を理解し、説明できるようになる。
授業の進め方・方法:
基礎的事項、考え方を学び、簡単な演習問題を解き、応用されている分野を理解する。
注意点:
簡単な計算をするので、関数電卓を毎回持参する。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
流体の定義、静水力学と動水力学、水力学で用いる物理量と単位、流体の性質 |
流体の定義、静水力学と動水力学、水力学で用いる物理量と単位、流体の性質についてで説明できる。
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| 2週 |
静水力学、静水の深さと圧力、大気圧、ゲージ圧、絶対圧、真空圧、浮力とアルキメデスの原理 |
静水力学、静水の深さと圧力、大気圧、ゲージ圧、絶対圧、真空圧、アルキメデスの原理について説明できる。
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| 3週 |
動水力学、流れの表し方、定常流と非定常流、連続の式、ベルヌーイの定理,ピトー静圧管、ベンチュリ管 |
動水力学、流れの表し方、定常流と非定常流、連続の式、ベルヌーイの定理,ピトー静圧管、ベンチュリ管
について説明でき、簡単な計算ができる。
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| 4週 |
管路の損失、層流と乱流 |
管路の損失、層流と乱流について説明できる。
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| 5週 |
流体抵抗、揚力と抗力 |
流体抵抗、揚力と抗力について説明できる。
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| 6週 |
運動量の法則 |
運動量の法則について説明できる。
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| 7週 |
演習；機械設計技術者試験３級の流体力学の問題に挑戦する。 |
機械設計技術者試験３級の流体力学の問題をある程度解答できる。
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| 8週 |
中間試験 |
理解度のチェックをする。
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| 4thQ |
| 9週 |
熱力学、温度と熱、熱量、比熱と熱容量、顕熱と潜熱 |
熱力学、温度と熱、熱量、比熱と熱容量、顕熱と潜熱について説明できる。
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| 10週 |
圧力と仕事 |
圧力と仕事について説明できる。
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| 11週 |
熱力学の第1法則、エネルギー保存則、エンタルピー |
熱力学の第1法則、エネルギー保存則、エンタルピーについて説明できる。
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| 12週 |
熱力学の第二法則、可逆変化と不可逆変化、エントロピー、T-S線図 |
熱力学の第二法則、可逆変化と不可逆変化、エントロピー、T-S線図について説明できる。
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| 13週 |
完全ガスと蒸気 |
完全ガスと蒸気について説明できる。
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| 14週 |
サイクルと熱機関、カルノーサイクル、オットーサイクル、ディーゼルサイクル、ランキンサイクル |
熱機関の熱力学的サイクルについて理解し、カルノーサイクル、オットーサイクル、ディーゼルサイクル、ランキンサイクルについて説明できる。
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| 15週 |
演習：機械設計技術者試験３級の熱力学に挑戦する。 |
機械設計技術者試験３級の熱力学の問題をある程度解答できる。
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| 16週 |
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 熱流体 | 絶対圧力およびゲージ圧力を説明できる。 | 1 | |
| パスカルの原理を説明できる。 | 1 | |
| 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。 | 1 | |
| 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。 | 2 | |
| 物体に作用する浮力を計算できる。 | 2 | |
| 定常流と非定常流の違いを説明できる。 | 3 | |
| 流線と流管の定義を説明できる。 | 3 | |
| 連続の式を理解し、諸問題の流速と流量を計算できる。 | 3 | |
| オイラーの運動方程式を説明できる。 | 1 | |
| ベルヌーイの式を理解し、流体の諸問題に適用できる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 層流と乱流の違いを説明できる。 | 3 | |
| レイノルズ数と臨界レイノルズ数を理解し、流れの状態に適用できる。 | 3 | |
| 境界層、はく離、後流など、流れの中に置かれた物体の周りで生じる現象を説明できる。 | 3 | |
| 抗力について理解し、抗力係数を用いて抗力を計算できる。 | 1 | |
| 揚力について理解し、揚力係数を用いて揚力を計算できる。 | 1 | |
| 熱力学で用いられる各種物理量の定義と単位を説明できる。 | 3 | |
| 閉じた系と開いた系、系の平衡、状態量などの意味を説明できる。 | 3 | |
| 熱力学の第一法則を説明できる。 | 3 | |
| 閉じた系と開いた系について、エネルギー式を用いて、熱、仕事、内部エネルギー、エンタルピーを計算できる。 | 2 | |
| 閉じた系および開いた系が外界にする仕事をp-V線図で説明できる。 | 3 | |
| 理想気体の圧力、体積、温度の関係を、状態方程式を用いて説明できる。 | 2 | |
| 定積比熱、定圧比熱、比熱比および気体定数の相互関係を説明できる。 | 1 | |
| 内部エネルギーやエンタルピーの変化量と温度の関係を説明できる。 | 1 | |
| 等圧変化、等積変化、等温変化、断熱変化、ポリトロープ変化の意味を理解し、状態量、熱、仕事を計算できる。 | 1 | |
| 熱力学の第二法則を説明できる。 | 2 | |
| サイクルの意味を理解し、熱機関の熱効率を計算できる。 | 3 | |
| カルノーサイクルの状態変化を理解し、熱効率を計算できる。 | 3 | |
| エントロピーの定義を理解し、可逆変化および不可逆変化におけるエントロピーの変化を説明できる。 | 1 | |
| サイクルをT-s線図で表現できる。 | 3 | |