応用物理Ⅰ

科目基礎情報

学校 鳥羽商船高等専門学校 開講年度 平成27年度 (2015年度)
授業科目 応用物理Ⅰ
科目番号 0030 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 電子機械工学科 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 前期:2 後期:2
教科書/教材 よくわかる 機械力学(オーム社)
担当教員 亀谷 知宏

到達目標

1. 振動問題を理解し,振動の種類や用語を説明できる
2. 1自由度無減衰系の自由振動,強制振動について解を求めることができる
3. 1自由度減衰系の自由振動,強制振動について解を求めることができる
4. 2自由度無減衰系の自由振動,強制振動について解を求めることができる

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未到達レベルの目安
評価項目1振動問題を理解し,振動の種類や用語を説明できる振動問題や振動の種類,用語を知っている左記ができない
評価項目21自由度無減衰系の自由振動,強制振動について解を求めることができる1自由度無減衰系の自由振動,強制振動について運動方程式が立てられる左記ができない
評価項目31自由度減衰系の自由振動,強制振動について解の求め方を理解している1自由度減衰系の自由振動,強制振動について運動方程式が立てられる左記ができない

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
機械力学は機械の運動に関する力学であり,機械を設計する際に必須の分野の一つである.本授業では,特に振動について学ぶ.
授業の進め方・方法:
授業は基本的に講義の形式をとり,適宜レポートを課す.
授業内容は授業計画に示す通り.
注意点:
工業力学及び応用数学(微分方程式,フーリエ級数展開)の知識を要する.

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 振動について 振動問題や振動の種類,用語について説明できる
2週 SI単位系,力学の復習 SI単位について説明できる
3週 調和振動 調和振動について説明できる
4週 微分方程式 定数係数の同次線形方程式を解くことができる
5週 1自由度の振動 1自由度の振動について運動方程式を立てることができる
6週 1自由度無減衰系の自由振動 1自由度無減衰系の自由振動を運動方程式に基づいて解くことができる
7週 1自由度無減衰系の自由振動: エネルギー法 1自由度無減衰系の自由振動をエネルギー保存則に基づいて解くことができる
8週 前期中間試験
2ndQ
9週 1自由度減衰系の自由振動 1自由度減衰系の自由振動について運動方程式を立てることができる
10週 1自由度減衰系の自由振動: 粘性減衰 (1) 粘性減衰のある自由振動(1自由度)を運動方程式に基づいて解くことができる
11週 1自由度減衰系の自由振動: 粘性減衰 (2) 減衰比の違いによる振動波形の違いを説明できる
12週 1自由度減衰系の自由振動: クーロン減衰 (1) クーロン減衰のある自由振動(1自由度)を運動方程式に基づいて解くことができる
13週 1自由度減衰系の自由振動: クーロン減衰 (2) 振動波形について説明できる
14週 微分方程式 定数係数の非同次線形方程式を解くことができる
15週 前期期末試験
16週 試験返却,解説 試験で出題された問題の解法を理解する
後期
3rdQ
1週 1自由度無減衰系の強制振動 (1) 1自由度無減衰系の強制振動を運動方程式に基づいて解くことができる
2週 1自由度無減衰系の強制振動 (2) 共振曲線について説明できる
3週 1自由度減衰系の強制振動 (1) 1自由度減衰系の強制振動を運動方程式に基づいて解くことができる
4週 1自由度減衰系の強制振動 (2) 共振曲線について説明できる
5週 変位励振による強制振動(1自由度)(1) 変位励振による強制振動(1自由度)を運動方程式に基づいて解くことができる
6週 フーリエ級数展開 (1) フーリエ級数展開を説明できる
7週 フーリエ級数展開 (2) 与えられた関数をフーリエ級数展開できる
8週 後期中間試験
4thQ
9週 周期外力による強制振動(1自由度)(1) 周期外力が加わった時の振動(1自由度)をフーリエ級数展開を用いて解くことができる
10週 周期外力による強制振動(1自由度)(2) 周期外力が加わった時の振動(1自由度)をフーリエ級数展開を用いて解くことができる
11週 2自由度の振動 2自由度の振動について運動方程式を立てることができる
12週 2自由度無減衰系の自由振動 (1) 2自由度無減衰系の自由振動を運動方程式に基づいて解くことができる
13週 2自由度無減衰系の自由振動 (2) 共振曲線について説明できる
14週 2自由度無減衰系の強制振動 2自由度無減衰系の強制振動を運動方程式に基づいて解くことができる
15週 後期期末試験
16週 試験返却,解説 試験で出題された問題の解法を理解する

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物体の変位、速度、加速度を微分・積分を用いて相互に計算することができる。3
物体に作用する力を図示することができる。3
重力、抗力、張力、圧力について説明できる。2
フックの法則を用いて、弾性力の大きさを求めることができる。3
運動方程式を用いた計算ができる。3
簡単な運動について微分方程式の形で運動方程式を立て、初期値問題として解くことができる。3
動摩擦力に関する計算ができる。3
周期、振動数など単振動を特徴づける諸量を求めることができる。3
単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。2
力のモーメントを求めることができる。3
一様な棒などの簡単な形状に対する慣性モーメントを求めることができる。3
剛体の回転運動について、回転の運動方程式を立てて解くことができる。3

評価割合

試験発表相互評価態度演習,レポートその他合計
総合評価割合500010400100
基礎的能力2500020045
専門的能力2500020045
分野横断的能力000100010