力学基礎I

科目基礎情報

学校	熊本高等専門学校	開講年度	令和03年度 (2021年度)
授業科目	力学基礎I
科目番号	0097	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: 1
開設学科	機械知能システム工学科	対象学年	3
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	「工業力学（改訂版）」 吉村靖夫・米内山誠共著 コロナ社
担当教員	西 雅俊

到達目標

物体に作用する力，物体の運動，運動と仕事の関係などを理解できることを目標とする．
１．力，重心，慣性モーメント，エネルギーといった工学になじみの深い概念について理解できる．
２．積分を使って物体の重心が計算できる．
３．運動する物体に作用する力を把握し，運動方程式をたて，その解を求めることができる．
４．運動量保存の法則やエネルギー保存の法則を理解できる．また，これらの法則と運動方程式との関係を
捉えることができる．
５．上記の運動方程式や法則を用いて，実際の機械の運動を求めることができる．

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
力の表し方	一点に作用する力のつりあい 条件を説明できる．	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．	力は，大きさ，向き，作用する 点によって表されることを理 解できない．
重心	立体の重心位置を計算できる．	重心の意味を理解でき，平板の 重心位置を計算できる．	重心の意味を理解できない．
運動	運動の法則を説明できる．	力，質量および加速度の関係を 運動方程式で表すことができ る．	運動の法則を理解できない．
仕事，エネルギーと 動力	動力の意味を理解し，計算でき る．	仕事，エネルギーの意味を理解 し，計算できる．	仕事，エネルギーの意味を理解 できない．

教育方法等

概要:

機械系学科において基礎的学問分野として位置づけられている「工業力学」を取り上げる．数学，物理の知識を用いながら，静力学，運動学および動力学の基礎を学ぶ．

授業の進め方・方法:

教科書に沿って進める．例題と演習問題を数多く自分およびグループで解かせる．

注意点:

・授業スケジュールを把握して，予習を行い，授業での説明を理解すること．ノートを用意し，時間をかけて数多くの問題を自分で解くこと．
・教員や友人が解いた解答例を見ながら理解しようとしてもあまり実力につながらない．この科目で時間をかけて自分で解く習慣を身に着けて欲しい．
・２０２０年度の前期中間試験の評価は形式的評価（課題提出状況による評価）とし，前期末試験以降は下記の評価割合で評価します．

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス， 静力学の基礎Ⅰ 力とベクトル	物体に作用する力を図示することができる。 力の合成と分解をすることができる。
		2週	静力学の基礎Ⅱ 力のモーメント	力のモーメントを求めることができる。
		3週	剛体に働く力Ⅰ 力のつりあい	剛体における力のつり合いに関する計算ができる。
		4週	剛体に働く力Ⅱ トラス	剛体における力のつり合いに関する計算ができる。
		5週	重心Ⅰ 重心	重心の定義について理解し、重心に関する計算ができる。
		6週	重心Ⅱ 回転体の表面積と体積	重心の定義について理解し、重心に関する計算ができる。
		7週	まとめ
		8週	〔中間試験〕
	2ndQ
		9週	摩擦Ⅰ 静摩擦，動摩擦，摩擦角	摩擦力がはたらいている場合の、力のつりあいについて理解している。
		10週	摩擦Ⅱ 転がり摩擦，機械要素における摩擦	摩擦力がはたらいている場合の、力のつりあいについて理解している。
		11週	運動学Ⅰ 並進運動	速度と加速度について説明できる。 座標を時間で微分し、速度や加速度を求めることができる。
		12週	運動学Ⅱ 回転運動	剛体の回転運動について、回転の運動方程式を立てて解くことができる。
		13週	運動学Ⅲ 等速円運動，等角加速度円運動	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・距離の関係を説明できる。
		14週	運動学Ⅳ 相対運動	同一直線上を等速運動する2物体について、相対速度を求めることができる。
		15週	〔前期末試験〕
		16週	前期末試験の返却と解説

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

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	前1
				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	前2
				一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。	2	前2
				力のモーメントの意味を理解し、計算できる。	2	前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	前2
				着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。	2	前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	前5
				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	前11
				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	前11
				運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。	2
				運動の第二法則を説明でき、力、質量および加速度の関係を運動方程式で表すことができる。	2
				運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。	2
				周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。	2	前13
				向心加速度、向心力、遠心力の意味を理解し、計算できる。	2
				仕事の意味を理解し、計算できる。	2
				てこ、滑車、斜面などを用いる場合の仕事を説明できる。	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。	2
				位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。	2
				動力の意味を理解し、計算できる。	2
				すべり摩擦の意味を理解し、摩擦力と摩擦係数の関係を説明できる。	2	前9
				運動量および運動量保存の法則を説明できる。	2
				剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。	2
				平板および立体の慣性モーメントを計算できる。	2
				振動の種類および調和振動を説明できる。	2

評価割合

	試験	レポート	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	80	20	0	0	0	0	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	80	20	0	0	0	0	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0