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シラバス基本情報

開講年度 2008 年度
授業科目名称 力学Ⅱ及び演習
よみがな りきがくにおよびえんしゅう
英語表記 Mechanics Ⅱ and Exercises
対象学生・科目区分 工学部機械工学科・基礎教育・・2年次
開講学期・単位数等 前期・学科必修・2.5単位
開放科目 開放しない
担当教員 講義:水谷 一樹(工学部機械工学科非常勤講師),演習:加藤 光広(工学部機械工学科)

授業内容・授業計画

授業形態 講義,演習
キーワード・テーマ JABEE基本キーワード: 物理学の基礎、運動の法則
JABEE個別キーワード: 質点系の力学、剛体の力学、ダランベールの原理、ラグランジュの運動方程式
学科キーワード: 重心、慣性モーメント、解析力学の基礎
授業の目的・概要 力学は機械工学を勉強するための重要な基礎知識の一つである。機械工学に必要な力学の概念を習得するために、高校物理の力学、大学で履修した「基礎物理学」、「力学Ⅰ」に続いて、力学Ⅱでは「質点系および剛体の力学」および「解析力学の基礎」について学習する。授業では数式が多く出てくるが、実際の現象との関係を例示することにより理解し易いように配慮する。
学習内容の理解を深めるために、既習の力学を含む力学全体についての演習の時間を設ける。例題や演習問題を解くことにより、自分の記憶だけでは対処できない問題についても、考えたり、調べたりしながら、出題された内容を十分理解したうえで解答を導く習慣が身につくことを目指す。
学生の到達目標 本講義で到達できるレベルは、例えばFE試験のSTATICS分野のMoment of Inertia、Vector Forces、 Dynamics分野のForce, Mass & Acceleration、Momentum、Work&Energyに関する問題が解ける程度のレベルである。
本学教育目標との関連 三重大学の教育目標に挙げられている4つの力に対するウェイトは:「感じる力」= 30%、「考える力」= 50%、「生きる力」= 20%
受講要件 1年次後期までに開講している「入門物理学演習」、「数学科目」及び「力学Ⅰ」を履修済みであること
発展科目 この授業の基礎については各回の「必要な基礎知識」に示してある。この授業の発展・応用として「材料力学及び演習」、「機械力学及び演習」、「流体力学及び演習」、「工業熱力学及び演習」などのいわゆる「力学科目」があるが、機械工学の専門科目全般に関して基礎になっている授業でもある。
教科書、参考書 教科書: 新物理学ライブラリ2、力学[新訂版](阿部龍蔵著、サイエンス社)、DRILL for Mechanical Engineering Volume 1(三重大学工学部機械工学科編、三重大学出版会)
参考書: 力学(原島鮮、裳華房)、力学の考え方(砂川重信、岩波書店)、その他「力学」が書名に含まれている本全般、多数の「力学に関する演習書」が機械工学科図書室で閲覧できる。
成績評価方法と基準 出席は必要条件であり、8割以上出席した者が成績評価の対象になる。
評価は、演習解答及び宿題レポート(30点)、期末試験(70点)の総計100点で行い、総計点数/10を四捨五入して最終成績とし、最終成績6以上を合格とする。
オフィスアワー 水谷は非常勤のために授業時間終了後に各教室で対応する。授業時間以外の質問は電子メールで対応する。E-mail: mizutani@ss.mach.mie-u.ac.jp
加藤光広は、前、後期共に木曜日9:00から12:00に機械棟3階加藤教員室にて対応する。質問は電子メールでも受け付ける。E-mail: kato@ss.mach.mie-u.ac.jp
授業改善への工夫
予習、復習の参考のために、このシラバスに毎回の授業の内容だけではなくその日の授業で必要な基礎知識を示している。さらに、学生が主体的に授業に参加できる方法を年度毎に改善を加えながら実施している。その一部として、力学の演習書を多数購入して機械工学科図書室で閲覧できるようにしてあり、授業時間以外にも自習ができるようにしている。
授業内容の理解を助けるために、復習的な項目については学生が主体的にノートをまとめる時間を取ると共にその時間に学生からの質問を受けている。さらに、試験成績不良の学生には数十題の力学関係の問題を解かせて、レポートとして提出させている。
授業計画・学習の内容と課題
学習内容 学習課題(予習・復習)
第1回 「質点系の力学」からはじめる。2体問題、質点系の運動方程式、運動量保存則
第2回 角運動量とその保存則
第3回 質点系のつりあい条件、面積速度
第4回 惑星の運動
第5回 「剛体の力学」に入る。剛体の静力学、固定軸のある剛体の運動
第6回 慣性モーメント
第7回 剛体の力学的エネルギ、剛体の平面運動
第8回 剛体の平面運動の続き
第9回 「解析力学」に入る。解析力学の概念、仮想仕事の原理
第10回 ダランベールの原理
第11回 ハミルトンの原理
第12回、第13回 ラグランジュの運動方程式
第14回 力学Ⅱの復習
第15回 定期試験
必要な基礎知識(高校の物理および数学、大学で既習の数学、入門数学演習、入門物理学演習、力学Ⅰで学習した事柄)を以下に示す。予習・復習の参考にすること。
第1回 内力、外力、重心、運動量
第2回 ベクトル積、角運動量
第3回 微分と積分、微分方程式
第4回 微分と積分、微分方程式
第5回 力とモーメントのつりあい、運動方程式
第6回 モーメント、円筒座標、極座標、積分
第7回 力学的エネルギ、モーメント、運動方程式、回転運動
第8回 モーメント、運動方程式、回転運動
第9回 力とモーメント、つりあい条件、力学的エネルギ、偏微分
第10回 運動方程式、慣性力、偏微分、全微分
第11回 力学的エネルギ、仕事、常微分、偏微分、積分
第12回 一般座標、力学的エネルギ、運動方程式、偏微分
第13回 一般座標、運動方程式、偏微分
第14回 力学Ⅱの復習

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