機械力学

科目基礎情報

学校 香川高等専門学校 開講年度 令和04年度 (2022年度)
授業科目 機械力学
科目番号 220310 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 機械電子工学科(2018年度以前入学者) 対象学年 5
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 小寺 忠,矢野澄雄 「演習で学ぶ機械力学(第3版)」 森北出版 ISBN 978-4-627-66303-9
担当教員 石井 耕平

到達目標

・技術を通して社会との関わりを考えることができる。
・合力と分力の計算を具体的例に適用できる。また力のつりあい条件を具体的例に適用できる。
・速度と加速度の意味を理解し,等速直線運動と等加速度運動の概念を具体的例に適用できる。
・運動の法則を具体的例に適用できる。また、質点および剛体の運動を運動方程式で表わし,分析できる。
・弾性体(棒,コイルばね,梁)のばね定数を求めることができる。
・1自由度不減衰系および減衰系の自由振動・強制振動を運動方程式で表し,系の運動を分析できる。
・2自由度系の自由振動および強制振動を運動方程式で表し,系の運動を分析できる。
・弦の振動,棒の縦振動の固有振動数を求め,振動系の挙動を分析できる。

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技術を通して社会との関わりを詳細に考えることができる。技術を通して社会との関わりを考えることができる。技術を通して社会との関わりを考えることができない。
評価項目2合力と分力の計算を複雑な具体的例に適用できる。また力のつりあい条件を複雑な具体的例に適用できる。合力と分力の計算を具体的例に適用できる。また力のつりあい条件を具体的例に適用できる。合力と分力の計算を具体的例に適用できない。また力のつりあい条件を具体的例に適用できない。
評価項目3速度と加速度の意味を理解し,等速直線運動と等加速度運動の概念を複雑な具体的例に適用できる。速度と加速度の意味を理解し,等速直線運動と等加速度運動の概念を具体的例に適用できる。速度と加速度の意味を理解し,等速直線運動と等加速度運動の概念を具体的例に適用できない。
評価項目4運動の法則を複雑な具体的例に適用できる。また、複雑な質点および剛体の運動を運動方程式で表わし,分析できる。運動の法則を具体的例に適用できる。また、質点および剛体の運動を運動方程式で表わし,分析できる。運動の法則を具体的例に適用できる。また、質点および剛体の運動を運動方程式で表わし,分析できない。
評価項目5複雑な弾性体(棒,コイルばね,梁)のばね定数を求めることができる。弾性体(棒,コイルばね,梁)のばね定数を求めることができる。弾性体(棒,コイルばね,梁)のばね定数を求めることができない。
評価項目6複雑な1自由度不減衰系および減衰系の自由振動・強制振動を運動方程式で表し,系の運動を分析できる。1自由度不減衰系および減衰系の自由振動・強制振動を運動方程式で表し,系の運動を分析できる。1自由度不減衰系および減衰系の自由振動・強制振動を運動方程式で表し,系の運動を分析できない。
評価項目7複雑な2自由度系の自由振動および強制振動を運動方程式で表し,系の運動を分析できる。2自由度系の自由振動および強制振動を運動方程式で表し,系の運動を分析できる。2自由度系の自由振動および強制振動を運動方程式で表し,系の運動を分析できない。
評価項目8複雑な弦の振動,棒の縦振動の固有振動数を求め,振動系の挙動を分析できる。弦の振動,棒の縦振動の固有振動数を求め,振動系の挙動を分析できる。弦の振動,棒の縦振動の固有振動数を求め,振動系の挙動を分析できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 A-(2) 説明 閉じる
学習・教育到達度目標 B-(2) 説明 閉じる
学習教育目標 A-2 説明 閉じる
学習教育目標 B-2 説明 閉じる

教育方法等

概要:
1.技術を通して社会との関わりを考えることができる。
2.力や運動の法則の概念を具体例に適用できる。
3.質点および剛体の運動を運動方程式で表わし,系の挙動を分析できる。
4.1自由度および2自由度系の振動現象を数式で表わし,系の挙動を分析できる。
5.連続体の振動現象を数式で表わし,系の挙動を分析できる。
授業の進め方・方法:
教科書および配布プリントによる講義と例題の演習を中心にして進める。簡単な予習と,演習問題を中心とした復習が必要である。
注意点:
毎時間課す基礎的な演習問題を中心とした復習をもとに,力学の基本的な考え方を理解することが必要である。

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 力のつりあい 力のつりあいの計算ができる
2週 力のつりあい
放物線運動
力のつりあいの計算ができる
放物線運動の計算ができる
3週 放物線運動
空気抵抗を伴う物体の運動
放物線運動の計算ができる
空気抵抗を伴う物体の運動の計算ができる
4週 慣性力と慣性抵抗
単振動

慣性力と慣性抵抗の計算ができる
単振動の計算ができる

5週 剛体の運動
慣性モーメント
斜面を転がる円板
剛体の運動の計算ができる
慣性モーメントの計算ができる
斜面を転がる円板の解析ができる
6週 剛体の運動
ばねで壁につながれた円板
剛体の運動の計算ができる
ばねで壁につながれた円板の解析ができる
7週 剛体の運動
剛体振り子
剛体の運動の計算ができる
剛体振り子の解析ができる
8週 前期中間試験
2ndQ
9週 自由度と運動方程式
ばねとダッシュポット
自由度と運動方程式の計算ができる
ばねとダッシュポットの計算ができる
10週 等価ばね定数
一自由度不減衰系の自由振動
一自由度減衰系の自由振動
等価ばね定数の計算ができる
一自由度不減衰系の自由振動の計算ができる
一自由度減衰系の自由振動の計算ができる
11週 一自由度減衰系の自由振動 一自由度減衰系の自由振動の計算ができる
12週 調和外力による強制振動 調和外力による強制振動の計算ができる
13週 調和外力による強制振動 調和外力による強制振動の計算ができる
14週 調和変位による強制振動 調和変位による強制振動の計算ができる
15週 調和変位による強制振動 調和変位による強制振動の計算ができる
16週 前期期末試験 前期期末試験
後期
3rdQ
1週 ニ自由度不減衰系の自由振動 ニ自由度不減衰系の自由振動の計算ができる
2週 ニ自由度不減衰系の自由振動 ニ自由度不減衰系の自由振動の計算ができる
3週 ニ自由度不減衰系の自由振動 ニ自由度不減衰系の自由振動の計算ができる
4週 ニ自由度不減衰系の自由振動 ニ自由度不減衰系の自由振動の計算ができる
5週 粘性減衰があるときの固有振動数 粘性減衰があるときの固有振動数の計算ができる
6週 外力による強制振動 外力による強制振動の計算ができる
7週 外力による強制振動 外力による強制振動の計算ができる
8週 後期中間試験 後期中間試験
4thQ
9週 波動方程式
弦の振動
波動方程式のを理解する
弦の振動の計算ができる
10週 弦の振動 弦の振動の計算ができる
11週 弦の振動 弦の振動の計算ができる
12週 弦の振動 弦の振動の計算ができる
13週 棒の縦振動 棒の縦振動の計算ができる
14週 棒の縦振動 棒の縦振動の計算ができる
15週 棒の縦振動 棒の縦振動の計算ができる
16週 後期期末試験

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速度と加速度の概念を説明できる。4前1,前2,前3,前4,前5
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。4前2,前3,前4,前5
運動方程式を用いた計算ができる。4前2,前3,前4,前5,前6,前7
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。4前2,前3,前4,前5,前6,前7
運動の法則について説明できる。4前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9
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。4前4
単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。4前4,前6,前7
波動波の振幅、波長、周期、振動数、速さについて説明できる。4前4
横波と縦波の違いについて説明できる。4前4
専門的能力分野別の専門工学機械系分野力学振動の種類および調和振動を説明できる。4前9,前10
不減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。4前10
減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。4前10,前11
調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。4前12,前13
調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。4前14,前15

評価割合

試験小テストレポート態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合801010000100
達成目標1~8801010000100