到達目標
この科目は長岡高専の教育目標の（D）と主体的に関わる。この科目の到達目標と、各到達目標と長岡高専の学習・教育目標との関連を、到達目標、評価の重み、学習・教育目標との関連で次に示す。
①1自由度の自由振動の基礎を理解する（４０％）ｄ１
②強制振動と共振について理解する（３０％）ｄ１
③基礎的な振動問題の解き方を身に付ける（３０％）ｄ１
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 | 1自由度の自由振動の基礎を利用できる。 | 1自由度の自由振動の基礎を理解できる。 | 1自由度の自由振動の基礎を理解できていない。 |
| 評価項目2 | 強制振動と共振について問題が解ける。 | 強制振動と共振について理解している。 | 強制振動と共振について理解していない。 |
| 評価項目3 | 基礎的な振動問題の応用ができる。 | 基礎的な振動問題の解き方が身についている。 | 基礎的な振動問題の解き方が不安である。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
機械を良く知り，機械設計・技術をマスターするには，機械の運動や振動等を知ることが重要である．本科目では，振動の基本概念および基礎的な振動問題をモデル化し，解く方法について学ぶ．3年の初等力学や4年の物理学Ⅰで学んだ運動方程式や剛体の力学の応用となる科目であるため，関連する内容の数学部分についての十分な予習・復習が重要である．
授業の進め方・方法:
自分の手で解かざるを得ない、あるいは演習問題を多く出題するので、必ず理解し回答し、結果を提出し評価してもらうこと。
注意点:
4年次までに履修した簡単な微分・積分・微分方程式の解についての知識を用いるので，予習・復習を行うこと．また，3年の初等力学や4年の物理学Ⅰの剛体の運動の復習とその理解が必要。
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 |
シラバスについて，無減衰1自由度の振動
等価ばね、数学準備、３角関数による解、合成
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単振動における速度、加速度、力の関係を説明できる。
振動の種類および調和振動を説明できる。
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| 2週 |
無減衰1自由度の振動の解
複素数・ベクトルでの解、等価質量、ねじり振動
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単振動における速度、加速度、力の関係を説明できる。
不減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。
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。
位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。
剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。
平板および立体の慣性モーメントを計算できる。
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| 3週 |
減衰系・１自由度の自由振動
特性方程式、減衰比による分類、対数減衰率
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減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。
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| 4週 |
減衰系・１自由度の自由振動
対数減衰率
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減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。
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| 5週 |
減衰系・１自由度の自由振動
粘性減衰力とダッシュポット、
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動力の意味を理解し、計算できる。
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| 6週 |
インパルス応答 |
共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる
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| 7週 |
減衰系・１自由度強制振動
力入力
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共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる。
調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。
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| 8週 |
中間での理解度試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
減衰系・１自由度の強制振動
変位入力
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調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。
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| 10週 |
2自由度無減衰自由振動（運動方程式と解法） |
2自由度の意味を理解できる。
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| 11週 |
2自由度無減衰強制振動（固有振動数と固有モード） |
共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる
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| 12週 |
2自由度無減衰強制振動（固有振動数と固有モード） |
固有振動数と固有モードの意味を理解
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| 13週 |
2自由度系の強制振動（力入力） |
2自由度の力加振を理解できる。
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| 14週 |
2自由度系の強制振動（変位入力） |
2自由度の変位菓子と力加振の違いを理解する。
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
試験解説と発展授業 |
ねじり振動を理解する。
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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 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 物理 | 力学 | 単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。 | 3 | 前1,前2 |
| 波動 | 共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる。 | 3 | 前6,前7 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 力学 | 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。 | 3 | 前11 |
| 位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 3 | 前2 |
| 動力の意味を理解し、計算できる。 | 3 | 前2 |
| 剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。 | 3 | 前5 |
| 平板および立体の慣性モーメントを計算できる。 | 3 | 前2 |
| 振動の種類および調和振動を説明できる。 | 3 | 前1 |
| 不減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | |
| 減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | 前2,前3 |
| 調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | 前2 |
| 調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | 前7 |
評価割合
| 試験 | レポート | | | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 60 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |