1. 流体の性質を表す各種物理量の定義と単位、絶対圧力とゲージ圧力を説明できる。
2. パスカルの原理と液柱計の原理を説明できる。
3. 平面や曲面に作用する全圧力と圧力中心、物体に作用する浮力を計算できる。
4. 連続の式を用いて流速と流量を計算できる。
概要:
流れを一次元的に取り扱い、これに実験的要素を加味して体系化した学問が水力学である。この授業では、水力
学の中でも特に流体の流れを解析的に取り扱う上で重要となる流体の基本的性質と静止流体の力学を総括的に学
び、さらに、流体運動の基礎について学ぶことを目的とする。
授業の進め方・方法:
流体解析の導入にあたるため、講義に絵や図などを用いて理解を深めさせる。また、理解度や思考力の向上を目
的に、多くの例題の解説や演習問題を実施する。
注意点:
力学に関する基本的な知識が必要である。授業内容の理解に努めること。また、授業の後半で演習を行うので、電卓を持参すること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
１．総論
水力学と流体力学、単位と単位系
完全気体の性質 |
単位と単位系、完全気体の性質が説明できる。
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| 2週 |
２．流体の物理的性質
流体の密度、比重および粘度、
圧縮率、体積弾性係数、表面張力 |
流体の物理的性質が説明でき、計算できる。
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| 3週 |
２．流体の物理的性質
流体の密度、比重および粘度、
圧縮率、体積弾性係数、表面張力 |
流体の物理的性質が説明でき、計算できる。
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| 4週 |
３．静止流体における圧力変化
静止流体中の圧力、絶対圧力とゲージ圧力
圧力の伝達(パスカルの原理)、液柱計による圧力計測 |
流静止流体における圧力変化が説明でき、計算できる。
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| 5週 |
３．静止流体における圧力変化
静止流体中の圧力、パスカルの原理、液柱計 |
流静止流体における圧力変化が説明でき、計算できる。
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| 6週 |
３．静止流体における圧力変化
静止流体中の圧力、パスカルの原理、液柱計 |
流静止流体における圧力変化が説明でき、計算できる。
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| 7週 |
３．静止流体における圧力変化
静止流体中の圧力、パスカルの原理、液柱計 |
流静止流体における圧力変化が説明でき、計算できる。
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| 8週 |
前期中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
４．浮力
アルキメデスの原理、浮揚体と浮揚体の安定性 |
浮力の原理が説明でき、計算できる。
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| 10週 |
４．浮力
アルキメデスの原理、浮揚体と浮揚体の安定性 |
浮力の原理が説明でき、計算できる。
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| 11週 |
５．壁面に及ぼす液体の力
平面壁に作用する全圧力、圧力の中心 |
壁面に及ぼす液体の力が説明でき、計算できる。
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| 12週 |
５．壁面に及ぼす液体の力
平面壁に作用する全圧力、圧力の中心 |
壁面に及ぼす液体の力が説明でき、計算できる。
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| 13週 |
５．壁面に及ぼす液体の力
平面壁に作用する全圧力、圧力の中心 |
壁面に及ぼす液体の力が説明でき、計算できる。
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| 14週 |
５．壁面に及ぼす液体の力
平面壁に作用する全圧力、圧力の中心 |
壁面に及ぼす液体の力が説明でき、計算できる。
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| 15週 |
５．壁面に及ぼす液体の力
平面壁に作用する全圧力、圧力の中心 |
壁面に及ぼす液体の力が説明でき、計算できる。
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| 16週 |
期末試験 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
６．流体静力学の基礎式
基礎式の導出
相対的静止と強制うず運動 |
流体静力学の基礎式が説明でき、計算できる。
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| 2週 |
６．流体静力学の基礎式
基礎式の導出
相対的静止と強制うず運動 |
流体静力学の基礎式が説明でき、計算できる。
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| 3週 |
６．流体静力学の基礎式
基礎式の導出
相対的静止と強制うず運動 |
流体静力学の基礎式が説明でき、計算できる。
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| 4週 |
６．流体静力学の基礎式
基礎式の導出
相対的静止と強制うず運動 |
流体静力学の基礎式が説明でき、計算できる。
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| 5週 |
７．流れの状態
層流・乱流と定常流・非定常流
流線・流跡線・流脈線 |
流れの状態とレイノルズ数が説明でき、計算できる。
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| 6週 |
７．流れの状態
層流・乱流と定常流・非定常流
流線・流跡線・流脈線 |
流れの状態とレイノルズ数が説明でき、計算できる。
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| 7週 |
７．流れの状態
層流・乱流と定常流・非定常流
流線・流跡線・流脈線 |
流れの状態とレイノルズ数が説明でき、計算できる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
８．質量保存の法則
連続の式の導出および流速と流量の計算 |
質量保存の法則が説明でき、流速と流量を計算できる。
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| 10週 |
８．質量保存の法則
連続の式の導出および流速と流量の計算 |
質量保存の法則が説明でき、流速と流量を計算できる。
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| 11週 |
８．質量保存の法則
連続の式の導出および流速と流量の計算 |
質量保存の法則が説明でき、流速と流量を計算できる。
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| 12週 |
９．エネルギー保存の法則
法則の意味、ベルヌーイの定理を使用した基礎な計算 |
エネルギー保存の法則が説明でき、法則を使った計算ができる。
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| 13週 |
９．エネルギー保存の法則
法則の意味、ベルヌーイの定理を使用した基礎な計算 |
エネルギー保存の法則が説明でき、法則を使った計算ができる。
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| 14週 |
９．エネルギー保存の法則
法則の意味、ベルヌーイの定理を使用した基礎な計算 |
エネルギー保存の法則が説明でき、法則を使った計算ができる。
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| 15週 |
９．エネルギー保存の法則
法則の意味、ベルヌーイの定理を使用した基礎な計算 |
エネルギー保存の法則が説明でき、法則を使った計算ができる。
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| 16週 |
定期試験 |
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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 | 力学 | 力は、大きさ、向き、作用する点によって表されることを理解し、適用できる。 | 2 | |
| 一点に作用する力の合成と分解を図で表現でき、合力と分力を計算できる。 | 2 | |
| 一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 2 | |
| 力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 2 | |
| 偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 2 | |
| 着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 2 | |
| 重心の意味を理解し、平板および立体の重心位置を計算できる。 | 2 | |
| 速度の意味を理解し、等速直線運動における時間と変位の関係を説明できる。 | 2 | |
| 加速度の意味を理解し、等加速度運動における時間と速度・変位の関係を説明できる。 | 2 | |
| 運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 2 | |
| エネルギーの意味と種類、エネルギー保存の法則を説明できる。 | 3 | |
| 位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 圧縮性流体と非圧縮性流体の違いを説明できる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 絶対圧力およびゲージ圧力を説明できる。 | 3 | |
| パスカルの原理を説明できる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 物体に作用する浮力を計算できる。 | 3 | |
| 定常流と非定常流の違いを説明できる。 | 3 | |
| 流線と流管の定義を説明できる。 | 3 | |
| 質量保存則と連続の式を説明できる。 | 2 | |
| 連続の式を理解し、諸問題の流速と流量を計算できる。 | 2 | |
| オイラーの運動方程式を説明できる。 | 1 | |
| ベルヌーイの式を理解し、流体の諸問題に適用できる。 | 1 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |