水力学

科目基礎情報

学校 有明工業高等専門学校 開講年度 平成29年度 (2017年度)
授業科目 水力学
科目番号 0024 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 機械工学科 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 1
教科書/教材 演習 水力学(新装版);国清行夫, 木本知男, 長尾健(森北出版)
担当教員 坪根 弘明

到達目標

1.流体の物理的性質,静止流体の静力学を理解し,説明できる.
2.流体運動の基礎理論,粘性とエネルギ損失,管路の抵抗を理解し,説明できる.
3.流体の物理的性質,静止流体の静力学,流体運動の基礎理論,粘性とエネルギ損失,管路の抵抗に関する事例を計算できる.

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流体の物理的性質,静止流体の静力学を理解し,正しい語句を使用して詳細に説明できる.流体の物理的性質,静止流体の静力学を理解し,説明できる.流体の物理的性質,静止流体の静力学を理解していない.あるいは説明できない.
評価項目2流体運動の基礎理論,粘性とエネルギ損失,管路の抵抗 を理解し,正しい語句を使用して詳細に説明できる.流体運動の基礎理論,粘性とエネルギ損失,管路の抵抗 を理解し,説明できる.流体運動の基礎理論,粘性とエネルギ損失,管路の抵抗 を理解していない.あるいは説明できない.
評価項目3流体の物理的性質,静止流体の静力学,流体運動の基礎理論,粘性とエネルギ損失,管路の抵抗 に関してどのような応用例でも正しく計算できる.流体の物理的性質,静止流体の静力学,流体運動の基礎理論,粘性とエネルギ損失,管路の抵抗 に関する事例を計算できる.流体の物理的性質,静止流体の静力学,流体運動の基礎理論,粘性とエネルギ損失,管路の抵抗 に関する事例を計算できない.

学科の到達目標項目との関係

学習教育到達目標 B-1

教育方法等

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.
授業の進め方と授業内容・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.

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
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
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
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
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
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
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
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
8週 【前期中間試験】
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
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
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
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
13週 流れの運動 流れの運動を理解する
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
15週 期末試験
16週 テスト返却と解説
後期
1週 連続の式 一次元流れの連続の式を理解する
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
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
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
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
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
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
8週 【後期中間試験】
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
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
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
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
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
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
15週 期末試験
16週 テスト返却と解説

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合70000300100
基礎的能力0000000
専門的能力70000300100
分野横断的能力0000000