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専門教育課程 機械工学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
工業力学
Engineering Mechanics
2 E008-01 2021年度
2期(後学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.力の合成・分解 2.力のつり合いとモーメント 3.重心 4.質点の運動 5.運動の法則  力学は機械工学の基本である。本講義では、質点や剛体に作用する力の釣り合いなどの静力 学や、ニュートンの運動の法則について学習し、それを基に質点や剛体は外から力やトルク を受けるとどのような運動をするか、即ち、動力学の基礎について学習する。この科目は以 降の専門科目の諸力学の理解に不可欠であり、高速の機械の設計に必要な慣性力などの知識 を得ることができる。
授業の概要および学習上の助言
機械工学における重要科目である力学には、熱力学、機械のダイナミクス、流体力学、材料力学などがある。工業力学は、 これらの力学の基礎として位置付けられる。工業力学は、大別して静的な問題を取り扱う静力学と動的な問題に関わる動力学 に大別されるが、本講義では静力学を主体として次の項目について学ぶ。剛体の運動、仕事、エネルギ等の動力学は、3期以 降の機械力学I、IIで学ぶので、合せて受講することが必要である。     1.力   2.力のつりあい   3.重心   4.点の運動   5.運動と力    工業力学を身につけるためには、その概念を理解し、自ら演習問題に取り組み、実際的な問題に対処できる力を養成する必 要がある。そのため、授業は、講義とそれに関する例題演習を組み合わせたアクティブラーニング形式で実施する。
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:工業力学 第4版[森北出版] 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
演習問題を多数解いてみることが重要である。高校レベルの数学、物理をよく理解しておくこと。授業には常に関数電卓を 携行すること。なお、クラス、講義の進捗状況および学年暦などに応じて、学習内容を一部変更することがあるので連絡に注 意すること。受講態度の悪いものには退室を命じ、出席を認めない場合がある。オフィスアワーを利用し、学習することを勧 める。また、本授業内容は、次年度以降の専門科目の理解に不可欠である。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
D,M 合力やモーメントの和を求め、力の釣り合いを計算できる。
D,M 物体の重心を求めることができる
D,M 質点の運動方程式を立て、質点の速度や位置を計算することができる。
D,M 簡単な機械モデルに対して運動方程式を立てることができる。
D,M 導出した運動方程式に数学を適用して解くことができる。
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 30 40 20 0 0 0 10 100
指標と評価割合 総合評価割合 30 40 20 0 0 0 10 100
総合力指標 知識を取り込む力 15 15 10 0 0 0 0 40
思考・推論・創造する力 15 15 5 0 0 0 0 35
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 0 0 0 0 0 0
学習に取組む姿勢・意欲 0 10 5 0 0 0 10 25
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 学期末に筆記試験を行い、達成度を確認する。出題範囲は、本科目の学習内容すべてである。力のつり合 い 重心座標 運動モデルを正確に理解できるようにすること。
クイズ
小テスト
小テストを1学期中に3回行い、それぞれの範囲での達成度を確認する。その結果、理解不十分な事項に ついてはよく復習すること。
レポート 学習意義の理解と知識の定着による総合的な工業力学の理解の推進のために、授業中に提示された課題を 解答し、レポートの形式で提出する。未提出はもちろん期限(時間)を過ぎて提出されたレポートについて は学習意欲がないものとみなし受け取らない。レポートは合計3回程度実施する。内容は、各教員の指示 に従う事
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他 講義の予習成果として、適宜予習ノートの提出を課す。指定回数以上の提出が要求される。また、学習に 対する意欲、授業中の態度、授業への積極的な参加状況(質問・討論などを通したアクティブラーニング )などを総合的に評価する。
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
①力を任意の方向に分解することができ、物体の異なる作用点 に働く合力の大きさ、方向、作用線を求めることができる。 ②着力点が異なる複雑なつり合いを、力とモーメントに分けて 求めることができる ③複雑な形状の物体について重心を求めることができる ④質点の任意の運動に関して運動方程式を立て、それを解くこ とができる。 ⑤運動の法則を説明でき、慣性力・向心力・遠心力を計算する ことができる。 ①力をX、Y軸方向に分解することができ、物体の異なる作用点 に働く合力の大きさ、方向、作用線を求めることができる。 ②力点が異なる簡単なつり合いを、力とモーメントに分けて求 めることができる ③簡単な形状の物体について重心を求めることができる ④質点のある方向に関して運動方程式を立て、それを解くこと ができる。 ⑤運動の法則を用いて、慣性力・向心力・遠心力を計算するこ とができる。
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
1 【オリエンテーション】 授業運営スケジュール SI単位 力 力の合成と分解  教科書 第1章 1.1 1.2 講義、演習、質疑 自己点検 (予習) 機械工学科の教育目標と本科目と の関連を理解する。 教科書P163 P1〜6をよく読んで おく (復習) 講義で取り上げた数学の内容につ いて復習する 60 60
2 【力のモーメントと偶力】 教科書 第1章 1.3 前週の復習 講義、演習、質 疑 自己点検 (予習) 教科書P6〜10をよく読んでおく (復習) 力の合成・分解について、教科書 の例題・演習問題で復習する 60 60
3 【着力点の異なる力の合成】 教科書 第1章 1.4 図式で求める方法は省略する 前週の復習 講義、演習、質 疑 自己点検 (予習) 教科書P10〜14をよく読んでおく (復習)  力のモーメント。偶力・合成につ いて、教科書の例題・演習問題で 復習する 60 60
4 【力のつり合い】 教科書 第2章 2.1 2.2  前週の復習 講義、演習、質 疑 自己点検検 (予習) 教科書P19〜23をよく読んでおく (復習) 力のつり合いについて、教科書の 例題・演習問題で復習する 60 60
5 【着力点の異なる力のつり合い】 教科書 第2章 2.3  2.4は省略する 前週の復習 講義、演習、質 疑 自己点検 (予習) 教科書P23〜26をよく読んでおく (復習) 着力点の異なる力のつり合いにつ いて、教科書の例題・演習問題で 復習する 60 60
6 【#1小テスト】【重心 物体の重心】  1〜5回目の授業内容に関しての小テストの実施  教科書 第3章 3.1 3.2 前週の復習 小テスト 講義 、演習、質疑 自己点検 (予習) 1〜5回目までの授業を復習する さらに教科書P34〜42をよく読ん でおく (復習)  重心について、教科書の例題・演 習問題で復習する 120 60
7 【物体のすわり】  教科書 第3章 3.3   前週の復習 講義、演習、質 疑 自己点検 (予習)  教科書P42〜44をよく読んでおく (復習)  物体の重心、すわりについて教科 書の例題・演習問題で復習する 60 60
8 【点の運動 直線運動】  教科書 第4章 4.1 4.2  前週の復習 講義、演習、質 疑 自己点検 (予習)  教科書P47〜53をよく読んでおく (復習)   点の運動について教科書の例題 ・演習問題で復習する 60 60
9 【平面運動 相対運動】  教科書 第4章 4.3 4.4    前週の復習 講義、演習、質 疑 自己点検 (予習)  教科書P53〜59をよく読んでおく (復習)   平面・総体運動について教科書 の例題・演習問題で復習する 60 60
10 【#2小テスト】【運動の法則】  6〜9回目の授業内容に関しての小テストの実施  教科書 第5章 5.1  前週の復習 小テスト 講義 、演習、質疑 自己点検 (予習) 6〜9回目までの授業を復習する さらに教科書P60〜62をよく読ん でおく (復習)  運動の法則について、教科書の例 題・演習問題で復習する 120 60
11 【慣性力 向心力 遠心力】  教科書 第5章 5.2 5.3  前週の復習 講義、演習、質 疑 自己点検 (予習)  教科書P62〜65をよく読んでおく (復習)   慣性力・向心力・遠心力につい て教科書の例題・演習問題で復習 する 60 60
12 【運動と力 全体演習】  教科書 第5章 5.1〜 5.3   第5章全体演習 前週の復習 講義、演習、質 疑 自己点検 (予習)  教科書P60〜65をよく読んでおく (復習)   授業で取り扱った演習問題につ いてもう一度自身でとりくむ 60 60
13 【#3小テスト】   10〜12回目の授業内容に関しての小テストの実施 【総合学習・演習】  第1章〜第5章全体演習 前週の復習 小テスト 講義 、演習、質疑 自己点検 (予習) 10〜12回目までの授業を復習する (復習) 授業で取り扱った演習問題につい てもう一度自身でとりくむ 120 60
14 【#3小テストの解説】と【達成度確認試験】  #3小テストの要点の振り返りと1〜13回目の授業 内容に関しての達成度確認試験の実施 講義,試験の実施 自己点検 (予習) 1〜13回目までの授業を復習する (復習)  試験の内容について、自身でも う一度取り組んでみる 180 60
15 【総合振り返り】【達成度確認試験の返却と解説】 質疑 自己点検 (復習) 学習が不十分な項目について復習 し、次年度以降の専門科目との関 連について確認する 120