水力学

科目基礎情報

学校 北九州工業高等専門学校 開講年度 平成29年度 (2017年度)
授業科目 水力学
科目番号 0129 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 制御情報工学科 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 「学生のための流体力学入門」 利光 和彦, 菊川 裕規, 早水 庸隆, 樫村 秀男, 安信 強, 高尾 学 (パワー社)
担当教員 安信 強

目的・到達目標

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。

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各種物理量の定義と単位、圧力の原理を理解し、計算できる。各種物理量の定義と単位、圧力について授業で教えた内容をもとに計算できる。各種物理量の定義と単位、圧力の原理を理解できず、計算できない。
評価項目2パスカル等の原理を理解し、計算できる。パスカル等の原理について授業で教えた内容をもとに計算できる。パスカル等の原理を理解できず、計算できない。
評価項目3全圧力と圧力中心、浮力、流速と流量等の原理を理解し、計算できる。全圧力と圧力中心、浮力、流速と流量等について授業で教えた内容をもとに計算できる。全圧力と圧力中心、浮力、流速と流量等の原理を理解できず、計算できない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

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。
授業の進め方と授業内容・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。

授業計画

授業内容・方法 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
8週 前期中間試験
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
16週 期末試験
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
8週 中間試験
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
16週 定期試験

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオ演習問題およレポート等合計
総合評価割合70000030100
基礎的能力2000001030
専門的能力5000002070
分野横断的能力0000000