水理学

科目基礎情報

学校 阿南工業高等専門学校 開講年度 令和05年度 (2023年度)
授業科目 水理学
科目番号 1813E01 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 建設コース 対象学年 3
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 PEL水理学 実教出版
担当教員 長田 健吾

到達目標

1.水理に関する重要な用語(層流・乱流,常流・射流など)を説明できる.
2.静水力学に関する全水圧,作用点の位置,浮力について理解し,計算できる.
3.連続の式,ベルヌーイの定理,運動量方程式を理解し,これらを用いた計算ができる.
4.管水路において損失を考慮したベルヌーイの式を理解し,管路の計算ができる.

ルーブリック

理想的な到達レベル標準的な到達レベル最低限の到達レベル
到達目標1水理に関する重要な用語(等流・不等流,層流・乱流,常流・射流など)を理解し,説明できる.水理に関する重要な用語(等流・不等流,層流・乱流,常流・射流など)を説明できる.水理に関する重要な用語(等流・不等流,層流・乱流,常流・射流など)を少し説明できる.
到達目標2静水力学に関する全水圧,作用点の位置,浮力について理解し,計算できる.静水力学に関する全水圧,作用点の位置,浮力について計算できる.静水力学に関する全水圧,作用点の位置,浮力について少し計算できる.
到達目標3連続の式,ベルヌーイの定理,運動量方程式を理解し,計算できる.連続の式,ベルヌーイの定理,運動量方程式を用いて計算ができる.連続の式,ベルヌーイの定理,運動量方程式を用いて少し計算できる.
到達目標4管水路において損失を考慮したベルヌーイの式を理解し,管路の計算ができる.管水路において損失を考慮したベルヌーイの式を用いて,管路の計算ができる.管水路において損失を考慮したベルヌーイの式を用いて少し計算できる.

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
水理学では,水の基本的性質,水の力学的解釈の基礎(静水力学,連続式・運動方程式)と,管水路流れの理論,各種管水路の計算方法について学習する.
授業の進め方・方法:
水理学の講義と並行して多くの演習課題を解くことによって用語および計算方法の理解を進める.
【授業時間60時間】
注意点:
計算演習を行うため,電卓を必ず持参する.

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 単位と次元 水理学で用いる単位系について説明できる
2週 水の基本的性質 水の基本的性質について説明できる
3週 静水圧
静水圧の測定
静水圧の強さ,作用する方向について説明できる
静水圧の測定方法(マノメーター)について説明できる
4週 静水圧の測定
水圧機
静水圧の測定方法(マノメーター)について説明できる
水圧機(パスカルの定理)について説明できる
5週 平面に作用する静水圧 平面に作用する全水圧の大きさと作用点を計算できる
6週 曲面に作用する静水圧 曲面に作用する全水圧の大きさと作用点を計算できる
7週 曲面に作用する静水圧 曲面に作用する全水圧の大きさと作用点を計算できる
8週 中間試験
2ndQ
9週 浮力 アルキメデスの原理について理解できる
浮力の計算ができる
10週 浮体の安定 浮体の安定を計算できる
11週 浮体の安定 浮体の安定を計算できる
12週 流れの基礎 流れに関する基本的な用語,分類について理解できる
13週 流れの基礎
流れの連続性
層流と乱流について説明できる
連続の式について理解できる
14週 ベルヌーイの定理 ベルヌーイの定理を理解できる
15週 ベルヌーイの定理
Eulerの運動方程式
ベルヌーイの定理を理解できる
Eulerの運動方程式を説明できる
16週 試験返却
後期
3rdQ
1週 ベルヌーイの定理の応用 ベルヌーイの定理の応用(ベンチュリメーターなど)の計算ができる
2週 ベルヌーイの定理の応用 ベルヌーイの定理の応用(ベンチュリメーターなど)の計算ができる
3週 運動量方程式 運動量方程式を理解できる
4週 運動量方程式の応用 運動量方程式を応用した計算ができる
5週 運動量方程式の応用 運動量方程式を応用した計算ができる
6週 オリフィス
各種の堰について理解できる
7週 オリフィス
各種の堰について理解できる
8週 中間試験
4thQ
9週 壁面のせん断応力
層流の流速分布
層流の流速分布(ハーゲン・ポアズイユの法則)を理解できる
10週 乱流の流速分布 乱流の流速分布について理解できる
流体摩擦(レイノルズ応力,混合距離)について説明できる
11週 管水路の摩擦損失
管水路の平均流速公式
管水路の摩擦損失,ムーディ図について理解できる
管水路の平均流速公式について理解できる
12週 管水路の形状損失 管水路の形状損失について説明できる
13週 各種管水路の計算 各種管水路の流れの計算ができる
14週 各種管水路の計算 各種管水路の流れの計算ができる
15週 各種管水路の計算 各種管水路の流れの計算ができる
16週 試験返却

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
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3,前4
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5,前6,前7
浮力と浮体の安定を計算できる。4前9,前10,前11
完全流体の運動方程式(Eulerの運動方程式)を説明できる。4前15
連続の式を説明できる。4前12,前13
ベルヌーイの定理を説明でき、これを応用(ベンチュリーメータなど)した 計算ができる。4前14,前15,後1,後2
運動量保存則を説明でき、これを応用した計算ができる。4後3,後4,後5
比エネルギー、フルード数、常流と射流、限界水深(ベスの定理、ベランジェの定理)、跳水現象について、説明できる。2前12
層流と乱流について、説明できる。4後9,後10
流体摩擦(レイノルズ応力、混合距離)を説明できる。4後11
管水路の摩擦以外の損失係数について、説明できる。4後12
各種の管路の流れが計算できる。4後13,後14,後15

評価割合

中間・定期試験小テストポートフォリオ発表・取り組み姿勢その他合計
総合評価割合7003000100
基礎的能力100100020
専門的能力600200080
分野横断的能力000000