概要:
機械工学を学ぶ者にとって,力や運動について理解することは必要不可欠である.これについては1年,2年次に物理学のなかで学ぶが,より実際に近い問題をとりあげる事によって,機械工学に必要な力学的センスを養う事を講義の目的にしている.
必修 2単位 (前期1コマ,後期1コマ,授業時間46.5時間)
授業の進め方・方法:
達成目標の(1)~(5)について4回の定期試験と課題で評価する.定期試験は100点満点とし,課題点は20点満点とする.総合評価60点以上を合格とする.総合評価は前期評価と後期評価の平均点であり,前期および後期評価はそれぞれ
(中間試験+期末試験)/2×0.8+課題点 で算出する.総合評価40~59点の学生に対して再試験を行い,75点以上を合格とする。
注意点:
課題を全て合格するように自学する.
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
力とその表示 |
工学単位とSI単位の使い分け
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2週 |
力の合成と分解 |
2力および多数力の合成ができるようにする.
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3週 |
力のモーメント |
力のモーメントを理解し,力の置き換えを理解する.
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4週 |
力のつりあい |
物体の接触点,支点に働く力を図示し,力のつりあい式を作ることができる.
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5週 |
力のつりあいⅡ |
力のつりあい式を解いて力を求めるき裂とができる.
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6週 |
平面トラス |
トラスの部材力および支点反力を求めることができるようにする.
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7週 |
平面トラスⅡ |
トラスの部材力および支点反力を求めることができるようにする.
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8週 |
練習問題 |
試験に備えて練習問題を解いて理解する
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2ndQ |
9週 |
前期中間試験 |
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10週 |
前期中間試験の解答と解説 重心 |
解けなかった問題を理解し解けるようになる. 細い線,平面図形,立体の重心を計算できる.
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11週 |
回転体と重心 物体のすわり |
パップスの定理を用い,回転体表面積体積を求める.転倒することの意味を理解し,安定なすわりについて考える.
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12週 |
滑り摩擦,転がり摩擦 |
摩擦係数および摩擦角の意味を理解する.
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13週 |
摩擦を使った機械 |
ブレーキおよびベルト駆動における摩擦力計算ができる.
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14週 |
簡単な機械 |
てこ,滑車,くさび,ねじなどの力学的な計算が出来るようにする.
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15週 |
前期末試験 |
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16週 |
前期末試験の解答と解説 |
解けなかった問題を理解し解けるようになる.
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後期 |
3rdQ |
1週 |
点の運動 |
速度,加速度が位置関数の微分系で求められることを理解し,落体の運動,放物運動,円運動を理解する.
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2週 |
運動と力 |
ニュートンの運動法則を理解できる.
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3週 |
運動と力Ⅱ |
物体に力が働いた場合の運動を論じることが出来るようにする.また,慣性力,遠心力を理解する
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4週 |
剛体の運動 慣性モーメント |
簡単な慣性モーメントの計算ができるようにする.
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5週 |
剛体の平面運動の方程式 |
慣性モーメントを理解し,剛体の運動を論じることが出来るようにする.
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6週 |
仕事,エネルギー |
仕事の概念を理解し,力学的エネルギー保存則から運動を論ずることが出来るようにする.
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7週 |
動力 |
直線運動および回転運動の動力を理解する.
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8週 |
物理到達度試験 |
これまでに行われた物理到達度試験の中で,今回の試験範囲の問題を理解する.
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4thQ |
9週 |
後期中間試験 |
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10週 |
後期中間試験の解答と解説 |
解けなかった問題を理解し解けるようになる.
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11週 |
運動量保存の法則 |
運動量保存則を理解する
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12週 |
衝突 |
運動量保存則を用いて衝突を含めた運動を論ずることが出来るようにする.
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13週 |
練習問題 |
章末問題が解けるようになる
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14週 |
練習問題 |
章末問題が解けるようになる
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15週 |
後期末試験 |
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16週 |
後期末試験の解答と解説 |
解けなかった問題を理解し解けるようになる
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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。 | 4 | |
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。 | 4 | |
一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | |
力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 4 | |
着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | |
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。 | 4 | |
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。 | 4 | |
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。 | 4 | |
運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 4 | |
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。 | 4 | |
運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 4 | |
周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
向心加速度、向心力、遠心力の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
仕事の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
てこ、滑車、斜面などを用いる場合の仕事を説明できる。 | 4 | |
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。 | 4 | |
位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 4 | |
動力の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
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。 | 4 | |
運動量および運動量保存の法則を説明できる。 | 4 | |
物体が衝突するさいに生じる現象を説明できる。 | 4 | |
剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。 | 4 | |
平板および立体の慣性モーメントを計算できる。 | 4 | |