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科目の基本情報

開講年度 2017 年度
開講区分 工学部機械工学科 ・基礎教育
受講対象学生 学部(学士課程) : 1年次
工学部機械工学科
選択・必修 必修
学科必修
授業科目名 力学I
りきがくいち
Mechanics I
単位数 2 単位
他学部・他研究科からの受講 他学部の学生の受講可
市民開放授業 市民開放授業ではない
開講学期

後期

開講時間 金曜日 5, 6時限
開講場所

担当教員 早川 聡一郎(工学研究科機械工学専攻)

HAYAKAWA, Souichirou

学習の目的と方法

授業の概要 力学は,機械工学で取り扱う様々な物体の運動を記述する最も基礎となる学問である.力学で扱う物体は質点,質点系,剛体,流体など様々であるが,本講義では質点の運動に絞って,運動を記述する考え方,運動を方程式として表す方法,方程式の解き方などを基礎から順に解説し,演習も交えて学習をする.高等学校で得た知識とも重なる部分が多いが,それらも確認しながら講義を進める.
学習の目的 質点の各種運動について知り,理解できるようになることを目的とする。
学習の到達目標 本講義で到達できるレベルは,例えばFE試験の力学・機構学に関する問題が解けるレベルがあげられる.
ディプロマ・ポリシー
○ 学科・コース等の教育目標
○ JABEE 関連項目

○ 全学の教育目標
感じる力
  •  感性
  •  共感
  •  倫理観
  •  モチベーション
  • ○主体的学習力
  •  心身の健康に対する意識
考える力
  • ○幅広い教養
  • ○専門知識・技術
  • ○論理的思考力
  •  課題探求力
  •  問題解決力
  •  批判的思考力
コミュニケーション力
  •  情報受発信力
  •  討論・対話力
  •  指導力・協調性
  •  社会人としての態度
  •  実践外国語力
生きる力
  •  感じる力、考える力、コミュニケーション力を総合した力

授業の方法 講義 演習

授業の特徴

教科書 新物理学ライブラリ2,力学[新訂版](阿部龍蔵,サイエンス社)
参考書 高校課程の物理の教科書、力学(原島鮮、裳華房)、力学の考え方(砂川重信、岩波書店)
成績評価方法と基準 出席は必要条件であり,7割以上出席した者に対して単位を与える.
評価は,基本的には期末試験の成績で行い,宿題レポートを実施した場合にはその評価を期末試験の成績に加味したものを総合成績点数(100点満点)とする。総合成績点数/10を最終成績とし,最終成績6以上を合格とする。
オフィスアワー 前期後期とも水曜日5,6限に,早川教員室(工学部機械棟2314号室)で対応する予定であるが,事前に電子メールにより必ず連絡し確認をすること.
受講要件 この授業の基礎としては,「入門物理学演習」があり,高等学校の物理学を十分理解していることが必要である.
予め履修が望ましい科目 入門数学演習,入門物理学演習
発展科目 工業数学I及び演習,工業数学III,力学II及び演習,機械力学及び演習
授業改善への工夫 当科目が機械工学科の重要な「自然科学」の基礎科目であることを強調し,演習科目ではないが,演習時間を毎時間必ず設けることで内容を深める.毎回の授業の初めには前回行った内容を簡潔に示し,今回の授業への導入が容易になるようにする.
その他

授業計画

キーワード 静力学,運動の法則,質点の力学
Key Word(s) Statics,Newtonian mechanics,Point mass mechanics
学習内容 第1回 力学とは?
 力学が機械工学としてどのように使われるか,その位置づけを説明するとともに,講義全体の流れを示す.
第2,3回 質点の運動(ベクトルの取り扱い)
 質点の運動を記述する最も基本的な考え方であるベクトルについて,演算方法およびそれを使った,質点の位置,速度,加速度の記述法について解説する.
第4回 質点の運動(座標系)
 ベクトルにより質点を記述するための座標系について説明する.
第5,6回 運動の法則
 物体の運動を支配する最も基礎的な法則について,高等学校の知識も確認しながら説明する.そして,運動を記述する最も基礎となる運動方程式について説明する.
第7回 束縛運動
 摩擦や反力など、物体が何らかの拘束を受けるときの運動について説明する。
第8回 運動量と力積
 物体の運動を表す別の記述として、運動量がある。それと、衝突などにみられる物体が力が作用したときの力積の考え方について説明する。
第9回 仕事と仕事率
 物体が運動するときの仕事について、その定義を示すとともに、考え方、計算方法について説明する。
第10回 保存力とポテンシャル
第11回 力学的エネルギー保存則
 第10回と11回では保存力、ポテンシャルの考え方とそれにより導かれる、力学的エネルギー保存則について説明する。
第12回 万有引力
 地球など質量がある者は万有引力が働く。その意味、計算方法について説明する。
第13回 相対運動(並進座標系のおける運動方程式)
第14回 相対運動(2次元の回転座標系)
第15回 ベクトル積
 観測者が動いている座標系上にいる場合は、仮想的な力が発生し、静止(慣性)座標系とは異なる物体の記述方法が必要である。第13回では動いている並進座標系から第14回では回転座標系からみたときの物体の記述法について説明する。第15回では回転座標系での相対運動を理解するためのベクトル積について説明する。
第16回 定期試験
学習課題(予習・復習) 第1回 力学とは?
予習:高校の力学,復習:力学の応用分野の調査
第2,3回 質点の運動(ベクトルの取り扱い)
予習:教科書1.1~1.3の理解,復習:対応する章末問題の解答
第4回 質点の運動(座標系)
予習:教科書1.4~1.5の理解,復習:対応する章末問題の解答
第5,6回 運動の法則
予習:教科書2.1~2.2の理解,復習:対応する章末問題の解答
第7回 束縛運動
予習:教科書2.3の理解,復習:対応する章末問題の解答
第8回 運動量と力積
予習:教科書2.6の理解,復習:対応する章末問題の解答
第9回 仕事と仕事率
予習:教科書3.1の理解,復習:対応する章末問題の解答
第10回 保存力とポテンシャル
予習:教科書3.2の理解,復習:対応する章末問題の解答
第11回 力学的エネルギー保存則
予習:教科書3.3の理解,復習:対応する章末問題の解答
第12回 万有引力
予習:教科書4の理解,復習:対応する章末問題の解答
第13回 相対運動(並進座標系のおける運動方程式)
予習:教科書5.1の理解,復習:対応する章末問題の解答
第14回 相対運動(2次元の回転座標系)
予習:教科書5.2の理解,復習:対応する章末問題の解答
第15回 ベクトル積
予習:教科書5.3の理解,復習:対応する章末問題の解答
ナンバリングコード(試行) EN-COMN-2

※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら


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