到達目標
機械工学における流体の力学の位置付けが分かるようになる。流体の属性である粘性と圧縮性による流れの区別を認識し、モデル流体の区別ができるようになる。また、圧力や浮力の計算ができ、壁面に働く力を評価し、将来的に圧力測定機器の取り扱いやタンクの設計が可能になることを目標にする科目。
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 |
| 流体の基本的性質 | 流体の基本的性質を自力で説明できる | 流体の基本的性質を理解している | 流体の基本的性質を理解していない |
| 静止流体の力学 | 静止流体の力学現象を適切に計算できる | 静止流体の力学を理解している | 静止流体の力学を理解していない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
＜COC科目＞
流体の力学の導入として、水・空気に代表される「流体」の特性と静止流体の力学の基本的事項を理解する。具体的には、流体の粘性、圧縮性が運動に果たす役割や工学との関係を明らかにする。また、静止流体の圧力や浮力、壁面に作用する圧力による力や船などの安定性について学習する。
授業の進め方・方法:
[10分]前回の学習内容から小テスト
[80分]教科書の基本事項を確認し、映像やCG資料を用いてその事項を深く理解する．さらに問題演習を行う。
注意点:
・小テストをほぼ毎回実施するので準備を怠らないこと。
・小テストや授業中の演習で関数電卓を使うので忘れず持参すること。
・事前学習：深くなると圧力が大きくなる、毛管現象、船が浮くなど液体が引き起こす様々な現象を確認することで興味を持つ。
・事後学習：液体が引き起こす現象が機械製品にどのように応用されているのかを演習問題によって体験する。
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 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
流体力学・流体工学の概説 |
流体とは何かを説明できる。
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| 2週 |
流体の基本的性質 流体の特徴、定義、力学的な取扱い |
流体の特徴、定義、力学的な取扱いについて説明できる。
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| 3週 |
流体の基本的性質 流体の性質を表す物理量、ニュートン流体 |
流体の性質を表す物理量、ニュートンの粘性法則、ニュートン流体と非ニュートン流体について説明できる。
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| 4週 |
流体の基本的性質 圧縮性流体、マッハ数、表面張力 |
圧縮性流体、マッハ数、表面張力について説明できる。
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| 5週 |
実在流体のモデル化 理想流体、粘性流体、圧縮性流体 |
理想流体、粘性流体、圧縮性流体について説明できる。
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| 6週 |
静止流体の力学 圧力、ゲージ圧、深さと圧力 |
圧力、ゲージ圧、深さと圧力の違いについて説明できる。
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| 7週 |
総合問題演習 |
後期前半で学習した内容をより深く説明および計算することができる。
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| 8週 |
後期中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
静止流体の力学 圧力測定 |
液柱計やマノメータなどの各種圧力測定器の使用方法と圧力の算出法について説明できる。
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| 10週 |
静止流体の力学 微圧計、パスカルの原理 |
微圧計、パスカルの原理について説明できる。
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| 11週 |
静止流体の力学 重心、断面二次モーメントの基礎 |
重心、断面二次モーメントの基礎について説明できる。
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| 12週 |
静止流体の力学 平面と堤防に作用する全圧力および圧力中心 |
平面と堤防に作用する全圧力および圧力中心の計算ができる。
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| 13週 |
静止流体の力学 浮力、比重計 |
浮力と比重計について説明ができる。
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| 14週 |
総合問題演習 |
後期後半で学習した内容をより深く説明および計算することができる。
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| 15週 |
後期期末試験 |
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| 16週 |
答案返却・解説 |
後半で学習した内容で未習得部分の理解を深めることができる。
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 熱流体 | 流体の定義と力学的な取り扱い方を理解し、適用できる。 | 4 | 後1,後2 |
| 流体の性質を表す各種物理量の定義と単位を理解し、適用できる。 | 4 | 後3,後4 |
| ニュートンの粘性法則、ニュートン流体、非ニュートン流体を説明できる。 | 4 | 後3,後5 |
| 絶対圧力およびゲージ圧力を説明できる。 | 4 | 後6,後9 |
| パスカルの原理を説明できる。 | 4 | 後10 |
| 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。 | 4 | 後9 |
| 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。 | 4 | 後12 |
| 物体に作用する浮力を計算できる。 | 4 | 後13 |
評価割合
| 試験 | 小テスト | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
| 専門的能力 | 70 | 30 | 100 |