到達目標
(ア)水の性質および水理学に必要な次元、単位について理解する。
(イ)水の粘性に関してニュートンの粘性法則、粘性係数、動粘性係数を理解する。
(ウ)水の表面張力と毛管現象について理解する。
(エ)静水圧の表し方を理解し、任意の水深での水圧を計算できる。
(オ)水平、鉛直、傾斜、曲面等の多様な条件・形状の平面に作用する水圧計算ができる。
(カ)浮体の重心位置/浮心位置から浮体の安定計算ができる。
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 | 実到達レベルの目安 |
評価項目(ア) | 水の性質および水理学に必要な次元、単位について理解し、応用できる。 | 水の性質および水理学に必要な次元、単位について理解できる。 | 水の性質および水理学に必要な次元、単位について理解できない。 |
評価項目(イ) | 水の粘性に関してニュートンの粘性法則、粘性係数、動粘性係数を理解し、計算できる。 | 水の粘性に関してニュートンの粘性法則、粘性係数、動粘性係数を理解できる。 | 水の粘性に関してニュートンの粘性法則、粘性係数、動粘性係数を理解できない。 |
評価項目(ウ) | 水の表面張力と毛管現象について理解し、毛管現象による管内水面の上昇量を計算できる。 | 水の表面張力と毛管現象について理解できる。 | 水の表面張力と毛管現象について理解できない。 |
評価項目(エ) | 静水圧の表し方を理解し、任意の水深での水圧を計算できる。 | 静水圧の表し方を理解できる。 | 静水圧の表し方を理解できない。 |
評価項目(オ) | 水平、鉛直、傾斜、曲面等の多様な条件・形状の平面に作用する水圧計算ができ、それらを説明できる。 | 水平、鉛直、傾斜、曲面等の多様な条件・形状の平面に作用する水圧計算ができる。 | 水平、鉛直、傾斜、曲面等の多様な条件・形状の平面に作用する水圧計算ができない。 |
評価項目(カ) | 様々な水中構造物の浮体の安定計算ができる。 | 代表的な水中構造物の浮体安定計算ができる。 | 浮体の安定計算法について理解する。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 B2 工学の基礎理論に裏打ちされた専門知識を身につける
本校教育目標 ② 基礎学力
教育方法等
概要:
昔から「水を治めるものは国を治める」と言われる程、治水は我々の生活にとって重要なテーマであり、水の流れのメカニズムを理解するためには、水の運動学的、力学的諸原理を理解する必要がある。本講義では、初めに水の性質や次元、単位といった基礎を扱った後に、静水圧や浮力について説明する。
授業の進め方・方法:
適宜講義プリントを配布する。スライドや教科書により講義を進めていく。この講義で扱う内容に関連する数学的、物理学的事項で理解が不十分な内容がある場合は、低学年時に学んだ数学、物理学をよく復習すること。
注意点:
授業には関数電卓を持参すること。
選択必修の種別・旧カリ科目名
選択必修5
授業の属性・履修上の区分
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 |
土木分野における水理学の位置づけ、水理学の概要 水理学での重要単位、次元、有効数字 |
水理学を学ぶ重要性を理解し、その概要について把握する。 水の性質および水理学に必要な次元、単位について理解する。
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2週 |
流体の物理的性質1:水の密度と単位重量、水の粘性 |
水の密度、単位体積重量、水の粘性を理解する。 粘性係数と動粘性係数の違いを理解する。
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3週 |
流体の物理的性質2:水の表面張力と毛管現象 |
表面張力と毛管現象について理解する。
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4週 |
静水圧1:静水圧の表し方、静水圧の強さ、絶対圧力とゲージ圧力 |
静水圧の表し方、全静水圧の意味、作用点の位置の計算の仕方を理解する。
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5週 |
静水圧2:鉛直平板に働く静水圧、傾斜した平面に作用する静水圧 |
鉛直平板、傾斜平板にかかる静水圧の計算方法を理解し計算することができる。
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6週 |
静水圧3:鉛直平板に働く静水圧、傾斜した平面に作用する静水圧の応用問題 |
鉛直平板、傾斜平板にかかる静水圧の計算方法を使って、水門などの水中構造物にかかる力を計算することができる。
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7週 |
静水圧4:曲面に作用する静水圧 |
曲面にかかる静水圧の計算方法を理解する。
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8週 |
静水圧5:曲面に作用する静水圧の応用問題 |
実際の水中構造物やで曲面を持つ物体にかかる静水圧の計算をすることができる。
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2ndQ |
9週 |
静水圧6:水中の様々な構造物に作用する静水圧の応用問題 |
実際の様々な水中複合構造物で曲面を持つ物体にかかる静水圧の計算をすることができる。
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10週 |
圧力の伝達、様々なマノメータとピエゾメータ |
マノメータとピエゾメータによる圧力測定の原理を理解し、測定結果から圧力計算ができる。
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11週 |
マノメータとピエゾメータの応用問題 |
マノメータとピエゾメータを備えた機器の測定結果から圧力計算ができる。
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12週 |
浮力とアルキメデスの原理 |
アルキメデスの原理を理解し、水面に浮かぶ構造物の喫水位置を計算することができる。
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13週 |
浮力と浮体1:浮力、浮体の釣り合い、浮体の安定 |
浮体の安定計算の方法を理解する。判別する式の導出を理解する。
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14週 |
浮力と浮体2:浮力、浮体の釣り合い、浮体の安定 |
水中にある物体に作用する浮力の大きさを求め、回転力が作用した時の浮体の安定計算ができる。
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15週 |
水理学ⅠAについての総まとめ |
水理学ⅠAについての問題を解くことができる。
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16週 |
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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 | 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,前2,前3 |
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4,前5,前6,前7,前8,前9 |
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4,前5,前6,前7,前8,前9 |
浮力と浮体の安定を計算できる。 | 4 | 前10,前13,前14,前15 |
評価割合
| 定期試験 | 課題 | 小テスト | 合計 |
総合評価割合 | 50 | 20 | 30 | 100 |
専門的能力 | 50 | 20 | 30 | 100 |