概要:
水の力学を学ぶ上での基礎的な事項について述べる。まず物理的側面から見た流体とくに水の性質を明らかにした後、静水力学における諸原理・諸法則について解説する。これらは実用的には多くの水工構造物の設計上重要な基礎理論であるから十分に理解することが必要である。さらに動水力学における諸原理・諸法則について解説する。流体運動の基礎方程式について述べ、流体力の計算ができるようにする。
○関連する科目： 物理，数学
授業の進め方・方法:
適宜、授業内容に沿った演習問題を行う。
注意点:
微分積分・物理(特に力学)等が基礎知識として必要である。復習をしておくこと。
本科目は本来、面接授業として実施を予定していたものであるが、新型コロナウイルス感染症の拡大による緊急事態において、必要に応じ遠隔授業として実施するものである。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
単位と次元 |
水理学で用いる単位系について説明できる。
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| 2週 |
表面張力、水の粘性 |
水の基本的な性質について説明できる。
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| 3週 |
静水圧 |
静水圧の表現、強さ、作用する方向について理解している。
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| 4週 |
水圧器械・種々の水圧計1 |
静水圧の測定の方法（マノメーター） について説明できる。
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| 5週 |
水圧器械・種々の水圧計2 |
水圧機（パスカルの原理）について説明できる。
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| 6週 |
平面に作用する水圧 |
平面に作用する全水圧の大きさと作用点を計算できる。
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| 7週 |
演習 |
これまでの学習内容についての演習問題を解くことができる。
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| 8週 |
前期中間試験 |
試験時間：50分
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| 2ndQ |
| 9週 |
鉛直平面に作用する水圧
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鉛直平面に作用する全水圧の大きさと作用点を計算できる。
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| 10週 |
傾斜平面に作用する水圧 |
傾斜平面に作用する全水圧の大きさと作用点を計算できる。
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| 11週 |
平面に作用する水圧の応用 |
平面に作用する全水圧の大きさと作用点をに関する応用問題を計算できる。
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| 12週 |
曲面に作用する水圧 |
曲面に作用する全水圧の大きさと作用点を計算できる。
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| 13週 |
曲面に作用する水圧の応用1 |
曲面に作用する全水圧の大きさと作用点をに関する応用問題を計算できる。
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| 14週 |
曲面に作用する水圧の応用2 |
曲面に作用する全水圧の大きさと作用点をに関する応用問題を計算できる。
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| 15週 |
全体演習 |
全体を通した学習内容についての演習問題を解くことができる。
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| 16週 |
前期期末試験
17週：試験解説と発展授業 |
試験時間：50分
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
浮力ときっ水 |
浮力とアルキメデスの原理について理解する。
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| 2週 |
浮体の安定1 |
浮体の安定を計算できる。
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| 3週 |
演習 |
これまでの学習内容についての演習問題を解くことができる。
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| 4週 |
水路断面における諸量の定義・流れの分類など |
水路断面における諸量の定義・流れの分類などを理解する。
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| 5週 |
連続の定理・ベルヌーイの定理 |
連続の式について理解している。
連続の式について説明できる。
ベルヌーイの定理を理解している。
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| 6週 |
流速・流量の測定法1 |
ベルヌーイの定理の応用（ベンチュリーメータなど） の計算ができる。
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| 7週 |
図化および演習 |
これまでの学習内容についての演習問題を解くことができる。
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| 8週 |
後期中間試験 |
試験時間：50分
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| 4thQ |
| 9週 |
流速・流量の測定法2 |
ベルヌーイの定理の応用（ベンチュリーメータなど） の計算ができる。
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| 10週 |
ベルヌーイの定理の応用 |
ベルヌーイの定理の応用（自然現象、河川工学など） について説明できる。
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| 11週 |
運動量の法則 |
運動量保存則を理解している。
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| 12週 |
流体力の計算 |
運動量保存則の誘導について説明できる。
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| 13週 |
運動量方程式の応用 |
運動量保存則の応用した各種計算ができる。
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| 14週 |
演習 |
これまでの学習内容についての演習問題を解くことができる。
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| 15週 |
全体演習 |
全体を通した学習内容についての演習問題を解くことができる。
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| 16週 |
後期期末試験
17週：試験解説と発展授業 |
試験時間：50分
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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 |
| 基礎的能力 | 数学 | 数学 | 数学 | 整式の加減乗除の計算や、式の展開ができる。 | 3 | 前3,前4,前5,前8,前9,前10,前12,前13,後1,後2 |
| 累乗根の意味を理解し、指数法則を拡張し、計算に利用することができる。 | 3 | 前3,前4,前5,前8,前9,前10,前12,前13,後2 |
| 自然科学 | 物理 | 力学 | 物体に作用する力を図示することができる。 | 3 | 前8,前9,前10,前12,前13,後1,後2,後11,後12,後13 |
| 力の合成と分解をすることができる。 | 3 | 前12,前13,後11,後12,後13 |
| 力のモーメントを求めることができる。 | 3 | 前8,前10,前12,前13 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 建設系分野 | 水理 | 水理学で用いる単位系を説明できる。 | 4 | 前1 |
| 静水圧の表現、強さ、作用する方向について、説明できる。 | 4 | 前3 |
| 平面と曲面に作用する全水圧の大きさと作用点を計算できる。 | 4 | 前8,前9,前10,前12,前13 |
| 浮力と浮体の安定を計算できる。 | 4 | 後1,後2 |
| 完全流体の運動方程式(Eulerの運動方程式)を説明できる。 | 4 | 後5 |
| 連続の式を説明できる。 | 4 | 後5 |
| ベルヌーイの定理を説明でき、これを応用(ベンチュリーメータなど)した 計算ができる。 | 4 | 後8,後9 |
| 運動量保存則を説明でき、これを応用した計算ができる。 | 4 | 後11,後12,後13 |