概要:
水力学は機械工学の基礎科目であり，一次元流れの力学である．静止または運動している流体について速度，力，エネルギなどの所要な物理量の関係を力学的な面から考える．本科目では1) 流体の物理的性質，2) 静止流体の静力学，3) 流体運動の基礎理論，4) 粘性とエネルギ損失，5) 管路の抵抗について学ぶ．また，これらの項目に関連する応用力を身に付ける．
授業の進め方・方法:
講義を中心とし，1回の授業ごとに前回の復習を行ってから次の内容の学習に入る．また，ある程度学習した時点でレポートを提出する．
注意点:
3年次までの数学や物理の知識を有することが望ましい．
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
流体力学の歴史や性質 |
流体力学の歴史や性質を理解することができる
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| 2週 |
密度，比重量，比重 |
密度，比重量，比重を理解し，求めることができる
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| 3週 |
圧力 |
絶対圧，ゲージ圧，真空圧を理解し，求めることができる
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| 4週 |
圧縮率，体積弾性係数 |
圧縮率と体積弾性係数を理解し，求めることができる
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| 5週 |
粘度，動粘度 |
粘度と動粘度を理解し，求めることができる
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| 6週 |
パスカルの原理，オイラーの平衡方程式 |
パスカルの原理，オイラーの平衡方程式を理解し，静止流体の圧力変化を求めることができる
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| 7週 |
圧力の単位，マノメータ |
圧力の単位，マノメータの原理を理解し，圧力を求めることができる
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| 8週 |
【前期中間試験】 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
静止流体中の物体に作用する力 |
静止流体中の物体に作用する力とその作用点を理解し，それらを求めることができる
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| 10週 |
液体を入れた容器の運動（直線） |
液体を入れた容器の運動（直線）を理解し，容器内の圧力を求めることができる
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| 11週 |
液体を入れた容器の運動（回転） |
液体を入れた容器の運動（回転）を理解し，容器内の圧力を求めることができる
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| 12週 |
アルキメデスの原理 |
アルキメデスの原理を理解し，浮揚体の安定性の判定ができる
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| 13週 |
流れの運動 |
流れの運動を理解する
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| 14週 |
流線，流れの道筋，流管 |
流線，流れの道筋，流管を理解する
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
テスト返却と解説 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
連続の式 |
一次元流れの連続の式を理解する
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| 2週 |
噴流の空気中での運動状態 |
噴流の空気中での運動状態量を求めることができる
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| 3週 |
オイラーの運動方程式，ベルヌーイの式 |
オイラーの運動方程式よりベルヌーイの式を導出し，応用できる
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| 4週 |
ベルヌーイの式の応用 |
ベルヌーイの式を応用し，関係する物理量を求めることができる
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| 5週 |
ベルヌーイの式の応用 |
ベルヌーイの式を応用し，関係する物理量を求めることができる
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| 6週 |
循環および渦度① |
循環および渦度を理解し，それらを求めることができる
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| 7週 |
循環および渦度② |
循環および渦度を理解し，それらを求めることができる
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| 8週 |
【後期中間試験】 |
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| 4thQ |
| 9週 |
粘性，レイノルズ数 |
粘性やせんだん応力，レイノルズ数を理解し，応用できる
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| 10週 |
層流，乱流① |
層流と乱流における速度分布を理解し，求めることができる
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| 11週 |
層流，乱流② |
層流と乱流における圧力損失を理解し，求めることができる
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| 12週 |
損失のある管路の流れや助走距離 |
助走区間における流れの発達を理解し，助走距離を求めることができる
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| 13週 |
管路における各種損失 |
管路における各種損失を理解し，それらを求めることができる
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| 14週 |
複合管路における流量 |
複合管路における流量を理解し，それらを求めることができる
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
テスト返却と解説 |
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| 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 | 前1 |
| 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 | 前1,前4,前5 |
| 圧縮性流体と非圧縮性流体の違いを説明できる。 | 4 | 前2 |
| 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 | 前2 |
| 絶対圧力およびゲージ圧力を説明できる。 | 4 | 前3,前7 |
| パスカルの原理を説明できる。 | 4 | 前3,前6 |
| 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 | 前7 |
| 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 | 前9,前10,前11 |
| 物体に作用する浮力を計算できる。 | 4 | 前9,前12 |
| 定常流と非定常流の違いを説明できる。 | 4 | 前13 |
| 流線と流管の定義を説明できる。 | 4 | 前14 |
| 質量保存則と連続の式を説明できる。 | 4 | 後1 |
| 連続の式を理解し、諸問題の流速と流量を計算できる。 | 4 | 後1 |
| オイラーの運動方程式を説明できる。 | 4 | 後3 |
| ベルヌーイの式を理解し、流体の諸問題に適用できる。 | 4 | 後3,後4,後5 |
| ピトー管、ベンチュリー管、オリフィスを用いた流量や流速の測定原理を説明できる。 | 4 | 後4,後5 |
| 運動量の法則を理解し、流体が物体に及ぼす力を計算できる。 | 4 | |
| 層流と乱流の違いを説明できる。 | 4 | 後9,後10,後11 |
| レイノルズ数と臨界レイノルズ数を理解し、流れの状態に適用できる。 | 4 | 後9,後10,後11 |
| 円管内層流および円管内乱流の速度分布を説明できる。 | 4 | 後10,後11 |
| ハーゲン・ポアズイユの法則を説明できる。 | 4 | 後10,後11 |
| ダルシー・ワイスバッハの式を用いて管摩擦損失を計算できる。 | 4 | 後12 |
| ムーディー線図を用いて管摩擦係数を求めることができる。 | 4 | 後12 |
| 理想気体の圧力、体積、温度の関係を、状態方程式を用いて説明できる。 | 2 | 前3 |