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機械力学

科目基礎情報

学校 佐世保工業高等専門学校 開講年度 令和02年度 (2020年度)
授業科目 機械力学
科目番号 0095 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 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 物理学基礎（原　康夫，学術図書出版社）
担当教員 森田 英俊

到達目標

1．抵抗がある場合の運動方程式を誘導し，問題を解くことができる．（A-1）
2．非保存力がする仕事量と力学的エネルギーの保存則を理解し，問題を解くことができる．（A-1）
3．回転運動の法則と角運動量保存則を理解し，回転運動に関する問題を解くことができる．（A-1）
4．質点系の重心の運動方程式を導出し，問題を解くことができる．（A-1）
5．慣性モーメントについて理解し，剛体の運動方程式を導出し，問題を解くことができる．（A-1）
6．慣性力とコリオリの力について理解し，問題を解くことができる．（A-1）

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 （到達目標１）粘性減衰や慣性抵抗を受けるあらゆる運動の運動方程式（微分方程式）をたてることができ，それを解くことができる．粘性減衰や慣性抵抗を受ける簡単な運動の運動方程式（微分方程式）をたてることができ，それを解くことができる．粘性減衰や慣性抵抗を受ける簡単な運動の運動方程式（微分方程式）をたてることができない．
評価項目2 （到達目標２）非保存力がする仕事量と力学的エネルギーの保存則を理解し，あらゆる問題を解くことができる．非保存力がする仕事量と力学的エネルギーの保存則を理解し，簡単な問題を解くことができる．非保存力がする仕事量と力学的エネルギーの保存則を理解していない．
評価項目3 （到達目標３）回転運動の法則と角運動量保存則を理解し，回転運動に関するあらゆる問題を解くことができる。回転運動の法則と角運動量保存則を理解し，回転運動に関する簡単な問題を解くことができる。回転運動の法則と角運動量保存則を理解していない．回転運動に関する簡単な問題を解くことができない．。
評価項目4 （到達目標４）質点系の重心に関する運動方程式を導出し，あらゆる問題を解くことができる．質点系の重心に関する運動方程式を導出し，簡単な問題を解くことができる．質点系の重心に関する運動方程式を導出できない．
評価項目5 （到達目標５）慣性モーメントについて理解し，説明ができる．また，剛体の運動方程式を導出し，あらゆる問題を解くことができる．慣性モーメントについて説明できる．また，剛体の運動方程式を導出し，簡単な問題を解くことができる．慣性モーメントについて説明できない．剛体の運動方程式を導出ない．
評価項目6 （到達目標６）慣性力とコリオリの力について理解し説明できる．コリオリの力を導出できる．それらに関するあらゆる問題を解くことができる．慣性力とコリオリの力について説明できる．それに関する簡単な問題を解くことができる．慣性力とコリオリの力について説明できない．それに関する簡単な問題を解くことができない．

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 A-1 説明 閉じる
JABEE c 説明 閉じる

教育方法等

概要:
２、３年の物理で学習した概念や原理・法則をさらに発展応用した事項を教科書を用いて、物理学の基礎である力学的ものの見方、波と光の特性を説明し、例題、演習、宿題を通じてその基礎力を習得する。
授業の進め方・方法:
予備知識：３年までの物理で学習した原理・法則等および数学（代数、幾何、微積分）を復習しておくこと。
講義室：４Ｍ教室
授業形式：講義，対話型
学生が用意するもの：教科書、電卓、ノート，演習用ノート
この科目は学修単位科目のため，事前・事後学習として課題レポートを実施します．
注意点:
評価方法：年４回の中間・定期試験（100%）により評価し，60点以上を合格とする．
自己学習の指針：授業の前後で予習復習をしっかりと行う．授業時に配布する演習問題を独力で取り組む．試験前には，教科書および配布した演習問題の内容を本質的に理解できていること．
オフィスアワー：水，金　16:00～17:00（基本的にいつでも良い）
備考：再試験は，前･後期に実施した全範囲から出題する．

授業計画

週 授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 シラバス説明，動力学についての導入教育，演習問題配布 機械工学と動力学との関わり，必要性について理解できる．
2週 直線運動の速度，加速度と微分 直線運動における速度，加速度と微分の関係を理解できる．
3週 一般運動における速度と加速度，円運動 一般運動をベクトルを用いて解くことができる．
4週 運動の法則と力の法則 運動の法則と力の法則をベクトルで理解することができる．
5週 万有引力の法則 万有引力の法則を理解し，活用できる．
6週 摩擦力，演習問題配布 運動の法則と力の法則をベクトルで理解することができる．
7週 演習問題解説 運動の法則と力の法則をベクトルで理解し，問題を解くことができる．
8週 ＜前期中間試験＞
2ndQ
9週 微分方程式とその解法 簡単な微分方程式を解くことができる．
10週 微積分と運動方程式
11週 運動方程式とその解法① 抵抗力を考慮いない場合の運動方程式を導出し，解を求めることができる．
12週 運動方程式とその解法② 抵抗力を考慮いない場合の運動方程式を導出し，解を求めることができる．
13週 抵抗力を考慮した運動方程式とその解法① 抵抗力を考慮した運動方程式を導出し，解を求めることができる．
14週 抵抗力を考慮した運動方程式とその解法② 抵抗力を考慮した運動方程式を導出し，解を求めることができる．
15週 演習問題解説，試験前まとめ 運動方程式を導出し，解を求めることができる．
16週 【前期期末試験】
後期
3rdQ
1週 試験の解答解説，仕事とエネルギー 保存力がする仕事とエネルギーの関係を理解できる．
2週 仕事とエネルギー，演習問題配布 非保存力がする仕事とエネルギーの関係を理解できる．
3週 演習問題解説 仕事とエネルギーの関係を理解し，問題を解くことができる．
4週 質点の角運動量と回転運動の法則，演習問題配布 質点の角運動量と回転運動の法則を理解し，問題を解くことができる．
5週 質点系の重心，運動量と角運動量 質点系の重心の運動方程式，運動量保存則を理解できる．
6週 質点系の重心，運動量と角運動量，演習問題配布 2体問題や質点系の角運動量について理解できる．
7週 演習問題解説 質点系の重心の運動方程式，運動量，角運動量，2体問題についての問題が解ける．
8週 ＜後期中間試験＞
4thQ
9週 剛体の運動方程式とつり合い 剛体の運動方程式を導出できる．剛体の回転運動の法則と，剛体のつり合いについて理解できる．
10週 固定軸周りの剛体の回転運動と慣性モーメント 慣性モーメントを理解し，剛体の回転運動についての運動方程式を導出できる．
11週 剛体の平面運動，演習問題配布 剛体の平面運動についての運動方程式を導出できる．
12週 演習問題解説 剛体の運動方程式を導出し，問題を解くことができる．
13週 非慣性系と慣性力 非慣性系と慣性力について説明できる．
14週 遠心力とコリオリの力，演習問題配布 遠心力とコリオリの力について説明できる．
15週 演習問題解説，試験前まとめ 慣性力に関する問題を解くことができる．
16週 【学年末試験】

評価割合

試験合計
総合評価割合100100
基礎的能力00
専門的能力100100
分野横断的能力00