到達目標
(1)ニュートンの運動の法則、慣性力、向心力、遠心力が説明でき、問題が解ける。
(2)慣性モーメント、断面二次モーメントが説明でき、問題が解ける。
(3)直交軸、平行軸の定理が説明でき、問題が解ける。
(4)回転の運動方程式を立て、解く事が出来る。
(5)運動量、力積、運動量保存の法則が説明でき、衝突の問題が解ける。
(6)仕事、エネルギー、動力が説明でき、問題が解ける。
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 | ニュートンの運動の法則、慣性力、向心力、遠心力が説明でき、問題が正しく解ける。 | ニュートンの運動の法則、慣性力、向心力、遠心力が説明でき、問題が解ける。 | ニュートンの運動の法則、慣性力、向心力、遠心力が説明でき、問題が解けない. |
評価項目2 | 慣性モーメント、断面二次モーメントが説明でき、問題が正しく解ける。 | 慣性モーメント、断面二次モーメントが説明でき、問題が解ける。 | 慣性モーメント、断面二次モーメントが説明でき、問題が解けない. |
評価項目3 | 直交軸、平行軸の定理が説明でき、問題が正しく解ける。 | 直交軸、平行軸の定理が説明でき、問題が解ける。 | 直交軸、平行軸の定理が説明でき、問題が解けない. |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
機械工学科では、理論的な基盤となる主要科目は、「材料力学」、「熱力学」、「機械力学」、「流体力学」と言われており、これらは“4力学(よんりきがく)”と呼ばれることもある。
工業力学は、4力学の基礎となる学問で、一般力学、応用力学とも呼ばれる。内容の多くは1学年の物理Ⅰ、物理Ⅱの内容と重複する。
講義内容は、大きく2つに分けられる。静力学と動力学である。工業力学1では、静力学(力が作用するけれども物体が運動しない問題)を扱った。工業力学2では、動力学(力が作用して物体が運動する問題)を扱う。
以下の順序で講義する。
1) 動力学(運動と力 : 運動方程式、慣性力、向心力、遠心力)(5章)
2) 〃 (剛体の運動: 慣性モーメント、平行軸・直交軸の定理、剛体の平面運動)(6章)
3) 〃 (衝突 : 運動量、力積、運動量保存の法則)(7章)
4) 〃 (仕事、エネルギー、動力: ばね・重力・回転の仕事、位置・運動・回転のエネルギ ー)(8章)
授業の進め方・方法:
・中間試験40%、期末試験40%、課題・ノート20%で評価する.50点以上を合格とする.
・課題の提出遅れは1週間につき10%を減点する.
・再評価試験:再評価試験の期間中に1回実施し,50点以上で合格とする.再評価試験の合格者の最終成績は50点.ただし,中間・期末試験ともに25点未満だった場合は,受講意思なしと判断し受験資格を与えない.
注意点:
授業だけで理解できるものではありません。課題、復習を欠かさずに行うこと。
まず教科書をじっくりと読むこと。
授業中は、筆記用具を持ち、分からないことをノートに記述する。
演習問題を丁寧に解く。
課題はもちろんのこと、演習問題等を積極的に解き授業の復習をする。
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 |
第5章 運動と力 5.1運動の法則 5.2慣性力 ニュートンの運動方程式、慣性力を理解する。 |
等加速度直線運動の運動方程式を立てることができる。
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2週 |
5.3向心力と遠心力 向心力(および遠心力)を理解する。 |
回転運動の運動方程式を立てることができる。
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3週 |
第6章 剛体の運動 6.1慣性モーメント 6.2平行軸の定理 重心周りの物体の回転させにくさ(慣性モーメント)の定義と求め方を理解する。重心を通らない軸まわりの慣性モーメントの求め方(平行軸の定理)を学ぶ。 |
剛体の慣性モーメントの定義を理解し,角運動方程式を立てることができる。
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4週 |
6.2直交軸の定理 6.3断面二次モーメント x軸まわりの慣性モーメントとy軸まわりの慣性モーメントから、直行するz軸まわりの慣性モーメントを求める方法(直行軸の定理)を学ぶ。 |
慣性モーメントに関する定理(平行軸の定理と直行軸の定理)を理解できる。
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5週 |
6.4簡単な物体の慣性モーメント(1)棒、(2)長方形板、(3)円板、(4)直円柱、(5)球 いろいろな形状の物体の、慣性モーメントを計算してみる。 |
簡単な形状の物体の慣性モーメントを計算できる。
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6週 |
6.5剛体の平面運動、6.6剛体の平面運動の方程式 平面運動は、回転運動と並進運動の組み合わせである事を学ぶ。回転運動の方程式の立て方を学ぶ。 |
剛体の平面運動の方程式を立てて,問題を解くことができる。
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7週 |
6.7回転体のつりあい 回転体のつりあいを学ぶ。 |
回転体の静的つりあいと動的つりあいを理解できる。
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8週 |
中間試験 第1回~7回までの評価試験を行う。 |
運動と力,剛体の運動についての試験を行う。
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4thQ |
9週 |
第7章 衝突 7.1運動量と力積、7.2角運動量 運動量、力積の定義を学ぶ。 |
角運動量と力積モーメントの関係を理解できる。
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10週 |
7.3運動量保存の法則 7.4衝突 (1)向心衝突、(2)斜め衝突 衝突時の運動量保存の法則を学ぶ。 |
角運動量保存の法則を理解できる。
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11週 |
7.4衝突 (3)偏心衝突、(4)打撃の中心 偏心衝突、打撃には反力を受けない打撃の中心がある事を学ぶ。 |
2球の向心衝突と斜め衝突の問題を解くことができる。
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12週 |
第8章 仕事、エネルギー、動力 8.1仕事 (1)単位、(2)ばね力のなす仕事、(3)重力のなす仕事、(4)回転の仕事を理解する。 |
仕事の計算問題を解くことができる。
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13週 |
8.2エネルギー(1)エネルギー、(2)位置エネルギー、(3)運動エネルギー、(4)回転のエネルギー について理解する。 |
エネルギーの計算問題を解くことができる。
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14週 |
8.3動力 動力(=仕事率、馬力)を直線運動と回転運動の場合について理解する。 |
動力に関する計算問題を解くことができる。
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15週 |
期末試験 第9回~14回までの評価試験を行う。 |
「衝突」,「仕事・エネルギー・動力」について試験を行う。
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16週 |
試験の解答と講義全体のまとめを行う。 |
答案の返却と解答および講義全体についての質疑応答を行う。
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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 | 力学 | 周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。 | 3 | |
向心加速度、向心力、遠心力の意味を理解し、計算できる。 | 3 | |
仕事の意味を理解し、計算できる。 | 3 | |
てこ、滑車、斜面などを用いる場合の仕事を説明できる。 | 3 | |
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 | |
位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 3 | |
動力の意味を理解し、計算できる。 | 3 | |
すべり摩擦の意味を理解し、摩擦力と摩擦係数の関係を説明できる。 | 3 | |
運動量および運動量保存の法則を説明できる。 | 3 | |
剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。 | 3 | |
平板および立体の慣性モーメントを計算できる。 | 3 | |
荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 3 | |
応力とひずみを説明できる。 | 3 | |
フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。 | 3 | |
許容応力と安全率を説明できる。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 課題 | 合計 |
総合評価割合 | 80 | 20 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 80 | 20 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |