工業力学

科目基礎情報

学校 大島商船高等専門学校 開講年度 令和04年度 (2022年度)
授業科目 工業力学
科目番号 0051 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 商船学科 対象学年 3
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 工業力学入門 第3版(伊藤勝悦著、森北出版株式会社)
担当教員 渡邊 武

到達目標

1.力の合成、分解、モーメントの計算ができ、力の釣合を考える静力学を理解する。
2.ニュートンの運動法則を理解し、質点および剛体の運動方程式を立てることができる。
3.運動量と力積の原理から衝突問題を解析することができる。また、仕事およびエネルギーの原理から平面運動を解析することができる。
4.振動系において、固有振動数、共振、振動モードについて説明できる。

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
到達目標1複数(3つ以上)の働く力を合成、分解し、力とモーメントの釣合式を計算できる。2力の力の合成、分解ができ、力の釣合式を立てることができる。釣合式を立てることができない。
到達目標2質点および剛体の運動方程式、角運動方程式を計算できる。質点の運動方程式を計算できる。運動方程式を利用した運動の計算ができない。
到達目標3運動量と力積の関係、仕事およびエネルギーの関係などを理解し、物体の運動を計算できる。運動量と力積の関係、仕事およびエネルギーを計算できる。運動量と力積の関係、仕事およびエネルギーを計算できない。
到達目標4振動について、運動方程式から固有振動数、共振、振動モードについて説明できる。振動について固有振動数、共振、振動モードについて説明できる。振動について固有振動数、共振、振動モードについて説明できない。

学科の到達目標項目との関係

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教育方法等

概要:
材料力学、流体力学、熱力学などの機械工学を理解する上で必要不可欠である力学の基礎的事項を習得することを目的とする。
授業の進め方・方法:
板書による講義を中心とする。シラバスに書いてある内容に関して事前に予習すること。また、講義で説明した内容および演習問題に関して十分な復習を行い、理解をすること。
注意点:
受講する上で数学および物理を復習すること。電卓を持ってくること。
(変更9/15)前期中間試験をレポートに変更したため、そのレポートにより前期中間試験の評価を行う。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 力学の基礎 力学で用いる単位およびベクトル演算を理解し計算できる。
2週 力の表し方、合成分解ができる。
3週 力のモーメント 力のモーメント、偶力、合成について説明できる。
4週 力の釣合 力の釣合式を計算できる。
5週 力と力のモーメントの釣合 力と力のモーメントの釣合を計算できる。
6週 重心 単純形状の重心に関して計算できる。
7週 重心 結合体や穴が空いている場合の重心を計算できる。
8週 前期中間試験 中間テスト
2ndQ
9週 直線運動 一次元における物体の加速度、速度、変位の関係を説明できる。
10週 直線運動 物体の落下運動、鉛直投げ上げ運動、等加速度運動を計算できる。
11週 平面運動 二次元における物体の加速度、速度、変位の関係を説明できる。
12週 平面運動 水平投射、放物線運動、円運動について計算できる。
13週 質点の運動 運動方程式について理解し、計算できる。
14週 質点の円運動 角運動方程式、向心力と遠心力について理解し、計算できる。
15週 統括 これまでの内容を統括し説明できる。
16週 前期期末試験 期末テスト
後期
3rdQ
1週 質点系の運動 質点系の運動について説明ができる。
2週 剛体の運動(慣性モーメント) 慣性モーメントを説明できる。
3週 剛体の運動(慣性モーメント) 種々の図形の慣性モーメントを計算できる。
4週 剛体の回転運動 角運動方程式を理解し、計算できる。
5週 剛体の平面運動 運動方程式、角運動方程式を用いて剛体の運動を計算できる。
6週 力積と運動量 力積と運動量の原理を理解し、説明できる。
7週 質点の衝突 力積と運動量から物体の衝突について説明し、計算できる。
8週 後期中間試験 中間テスト
4thQ
9週 仕事 物体に働く力のなす仕事、動力について理解し、計算できる。
10週 エネルギー 物体のもつ各種エネルギーを理解し、計算できる。
11週 摩擦 静・動摩擦理解し、計算できる。
12週 摩擦 摩擦角について理解し、計算できる。
13週 物体の振動 振動について固有振動数、共振、振動モードについて説明できる。
14週 物体の振動 剛体振り子や単振動の計算ができる。
15週 統括 これまでの内容を統括し説明できる。
16週 学年末試験 学年末テスト

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自由落下、及び鉛直投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。3前9,前10
水平投射、及び斜方投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。3前11,前12
物体に作用する力を図示することができる。3前2
力の合成と分解をすることができる。3前2
重力、抗力、張力、圧力について説明できる。3前13
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前13
質点にはたらく力のつりあいの問題を解くことができる。3前4,前5
慣性の法則について説明できる。3前13
作用と反作用の関係について、具体例を挙げて説明できる。3前13
運動方程式を用いた計算ができる。3前13
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前13
運動の法則について説明できる。3前13
静止摩擦力がはたらいている場合の力のつりあいについて説明できる。3後11,後12
最大摩擦力に関する計算ができる。3後11,後12
動摩擦力に関する計算ができる。3後11,後12
仕事と仕事率に関する計算ができる。3後9
物体の運動エネルギーに関する計算ができる。3後10
重力による位置エネルギーに関する計算ができる。3後10
弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。3後10
力学的エネルギー保存則を様々な物理量の計算に利用できる。3後10
物体の質量と速度から運動量を求めることができる。3後6,後7
運動量の差が力積に等しいことを利用して、様々な物理量の計算ができる。3後6,後7
運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。3後6,後7
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後13,後14
単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。3後13,後14
等速円運動をする物体の速度、角速度、加速度、向心力に関する計算ができる。3前12
力のモーメントを求めることができる。3前3
角運動量を求めることができる。3後6
角運動量保存則について具体的な例を挙げて説明できる。3後6
剛体における力のつり合いに関する計算ができる。3後4,後5
重心に関する計算ができる。3前6,前7
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後2,後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後4,後5
専門的能力分野別の専門工学商船系分野(機関)材料力学等速度運動及び等加速度運動問題を認識し、計算できる。4前9,前10,前11,前12
ニュートンの第二法則を用いて、基本的な1、2自由度系の運動方程式を立てることができる。4後13,後14
振動系についての、固有円振動数、共振、振動モードについて認識している。4後13,後14

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他レポート合計
総合評価割合600000040100
基礎的能力00000000
専門的能力600000040100
分野横断的能力00000000