到達目標
1）1自由度系の振動の運動方程式を導き，解析できること。
2）2自由度系の振動の運動方程式を導き，解析できること。
3）力学的エネルギーからラグランジュの方程式を導き、解析できること。
4）連続体の運動方程式を導き，解析できること。
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 | 1自由度振動系の運動方程式を導出でき、応用問題を解くことができる。 | 1自由度振動系の運動方程式を導出でき、基本的な問題を解くことができる。 | 1自由度振動系の運動方程式を導出できる。 |
| 評価項目2 | ２自由度振動系の運動方程式を導出でき、応用問題を解くことができる。 | ２自由度振動系の運動方程式を導出でき、基本的な問題を解くことができる | ２自由度振動系の運動方程式を導出できる。 |
| 評価項目3 | 力学的エネルギーからラグランジュの方程式を導出し、応用問題を解くことができる。 | 力学的エネルギーからラグランジュの方程式を導出し、基本的な問題を解くことができる。 | 力学的エネルギーからラグランジュの方程式を導出できる。 |
| 評価項目4 | 連続体の運動方程式を導出でき、応用問題を解くことができる。 | 連続体の運動方程式を導出でき、基本的な問題を解くことができる。 | 連続体の運動方程式を導出できる。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
機械の内部には必ず相対運動を行う機械要素をもつ、その機械要素が加速度運動を行なった場合、そこには必ず動力学的な問題が生じ、その多くは振動現象という形をとる。本講義では、機械の運動、とくに振動現象を明らかにするために必要となる機械力学の基礎事項を理解する。
授業の進め方・方法:
3年次で学んだ工業力学の静力学および動力学の各分野、4年生で学んだ微分方程式の解法を十分自己学習して復習すること。また、図書館の機械力学や振動工学のテキスト等を利用して例題を自力で解いて自己学習すること。
電卓を持参すること。
注意点:
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
授業計画・達成目標・成績の評価方法等の説明
１自由度系の振動
振動の基礎・バネ定数 |
不減衰系の１自由度振動を運動方程式で表し，固有振動数を説明できる。
複数のばねで構成された振動系の合成ばね定数を説明できる。
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| 2週 |
1週目の続き |
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| 3週 |
減衰自由振動 |
減衰系の1自由度振動を運動方程式で表し，系の運動を説明できる。
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| 4週 |
2週目の続き |
減衰系の対数減衰率を説明できる。
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| 5週 |
強制力による振動 |
調和外力が作用する場合の運動方程式で表し，系の運動を説明できる。
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| 6週 |
3週目の続き |
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| 7週 |
強制変位による振動 |
基礎に調和変位が作用する場合の運動方程式を表し，系の運動を説明できる。
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| 8週 |
4週目の続き |
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| 2ndQ |
| 9週 |
前期中間試験
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| 10週 |
試験答案の返却及び解説
二自由度系の振動
二自由度系の自由振動 |
試験問題の解説及びポートフォリオの記入
不減衰系の２自由度振動を運動方程式で表し，系の運動を説明できる。
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| 11週 |
10週目の続き |
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| 12週 |
二自由度系の固有振動数と振動モード |
２自由度振動系（非減衰）の固有振動数・固有振動モードを説明できる。
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| 13週 |
二自由度系の強制振動 |
非減衰系の２自由振動の共振現象を説明できる。
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| 14週 |
二自由度系のねじり振動
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二自由度系のねじり振動を理解し、説明できる。
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| 15週 |
多自由度系の振動（近似解法）
影響係数法、エネルギー法 |
影響係数を用いて多自由度振動系の運動方程式、系の運動を説明できる。
エネルギーを用いて多自由度振動系の運動方程式、系の運動を説明できる。
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| 16週 |
試験答案の返却及び解説 |
試験問題の解説及びポートフォリオの記入
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
仮想仕事の原理 |
仮想仕事の原理を説明できる。
仮想仕事の原理を用いて振動系の運動を説明できる。
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| 2週 |
ラグランジュの運動方程式 |
ラグランジュの方程式を用いて系の運動を説明できる。
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| 3週 |
2週目の続き |
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| 4週 |
連続体の振動
弦の振動 |
弦の運動方程式、振動系の運動を説明できる。
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| 5週 |
棒の縦振動 |
棒の縦振動の運動方程式、振動系の運動を説明できる。
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| 6週 |
棒のねじり振動 |
棒のねじり振動の運動方程式、振動系の運動を説明できる。
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| 7週 |
はりの横振動 |
はりの横振動の運動方程式を説明できる。
はりの横振動の固有振動数を説明できる。
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| 8週 |
7週目の続き |
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| 4thQ |
| 9週 |
後期中間試験 |
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| 10週 |
試験答案の返却及び解説
回転機械の動力学
危険速度 |
試験問題の解説及びポートフォリオ記入
軸のふれまわりによる回転機械の危険速度を説明できる。
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| 11週 |
10週目の続き |
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| 12週 |
回転機械の振動 |
軸のふれまわりによる回転機械の危険速度を説明できる。
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| 13週 |
ダンカレー法（近似解法） |
ダンカレーの公式を用いて、軸の危険速度を説明できる。
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| 14週 |
往復機械
往復機械のつりあい |
往復機械におけるつりあいを説明できる。
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| 15週 |
14週目の続き |
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| 16週 |
試験答案の返却及び解説 |
試験問題の解説及びポートフォリオの記入
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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 | 振動の種類および調和振動を説明できる。 | 4 | |
| 不減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 4 | |
| 減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 4 | |
| 調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 4 | |
| 調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 定期試験 | 小テスト | レポート・課題 | 口頭発表 | 成果品実技 | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 20 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 知識の基本的な理解 | 60 | 0 | 20 | 0 | 0 | 0 | 80 |
| 思考・推論・創造への適応力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 |
| 汎用的技能 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 態度・志向性 （人間力） | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 総合的な学習経験 と創造的思考力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |