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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
機械力学Ⅰ
Dynamics of Machines I
2 E015-01 2022年度
3期(前学期)
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.剛体の運動 2.衝突 3.仕事とエネルギー 4.摩擦 5.慣性モーメント  力学は機械工学の基本である。「工業力学」「基礎物理」では、質点や剛体に作用する力 の釣り合いなどの静力学と質点系の動力学を主として学習した。機械は主に複数の剛体から 構成されている。本科目では,剛体が外から力やトルクを受けるとどのような運動をするか 、すなわち、剛体の動力学の基礎について学習する。この科目は以降の専門基礎科目の諸力 学の理解や機械,機械部品の運動を解析するために不可欠である。
授業の概要および学習上の助言
 「機械力学」の履修に当たっては、用語や数式図表の意味をよく理解し、自力で演習問題を解くことが大切である。 下記の項目について学習する。  1.剛体の運動  2.衝突の力学  3.仕事とエネルギー  4.摩擦の力学  5.簡単な機械と機構の力学   原則、教科書をベースに授業を行うが、余裕がある場合は教科書にはない3次元の運動など発展的な問題についても学習する 。 講義の進展状況に応じてクイズ・小テストの実施時期、レポートの提示時期、等々も含めて学習内容やスケジュールを一部 変更することがある。講義において適宜指示するので聞き逃すことの無いように注意すること。また、欠席した場合には当該 講義での配布物を受け取れない場合があるので、欠席することの無きよう十分に注意すること。
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:Engineering Mechanics: Dymanics[Wiley] 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
工業力学,基礎物理の修得を前提とし、数学(とくに運動方程式の記述と解析のための道具として微分・積分やベクトルの内 積・外積計算は特に重要であり、使いこなせるように準備しておく必要がある)および、物理(モーメントの概念や放物運動 などの運動学)を復習しておくこと。小テスト時には原則として機械工学科指定の電卓は持ち込み可とする。電卓の使い方は 各自事前に理解しておくこと。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
J 用語の意味を説明でき、単位を正しく使用することができる。
D,M 剛体の運動について説明することができる。
D,M 衝突における運動の変化について説明することができる。
D,M 運動している剛体の力学的エネルギーを記述することができる。
D,J,M 摩擦を利用した簡単な機械の運動を解析することができる。
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 0 70 30 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 0 70 30 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 0 35 10 0 0 0 0 45
思考・推論・創造する力 0 35 10 0 0 0 0 45
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 0 10 0 0 0 0 10
※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
クイズ
小テスト
授業の理解度をあげるために4回小テストを実施する。直前の復習では公式の暗記ではなく、その公式の 背景にある考え方を理解して運動方程式を立てて、公式を導出することが出来るように訓練しておく必要 がある。
レポート 理解度を深めるために演習問題を中心に4〜5回程度のレポート課題を課す。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
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運動量、エネルギー、保存力、打撃の中心などの用語の概念 を説明することができ、力学における物理量の単位を正しく使 用できる。 ②3次元での剛体の運動について運動方程式で表現し、その運 動を説明することができる。 ③斜めの衝突や偏心衝突について解析することができる。 ④3次元的に運動している剛体のエネルギー計算することがで きる。 ⑤摩擦力を利用した機械にについて運動方程式を立て、その運 動を説明することができる。 ①運動量、力積、仕事、エネルギー、保存力、跳ね返り係数な どの用語の意味を説明することができ、速度、加速度、角速度 、運動量、角運動量、仕事、エネルギー、動力等の単位を正し く使用できる。 ②剛体の平面運動について運動方程式で表現することができる 。 ③一直線上の向心衝突について解析することができる。 ④保存力場において平面運動している剛体のエネルギー計算す ることができる。 ⑤摩擦力を数式で記述することができる。
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回 配布する学習支援計画書を基に科目の学習目標、概要 や行動目標を理解する。特に、この科目が機械工学科 の教育目標のどの部分を担っているか、具体的な達成 レベルの目安を理解する。 慣性モーメントについて学習する。 【ガイダンス】 科目内容と修得すべき能力の 理解 成績の評価方法の理解 【講義と質疑】 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PP.62-63を復習する。 90
2回 慣性モーメントの求め方について学習する。 【講義と質疑】 授業までに教科書PP.64-72を予習 しておく。 90
3回 剛体の平面運動について学習する。 余裕があれば3次元の剛体運動について学習する。 【講義と質疑】 授業までに教科書PP.73-77を予習 しておく。 90
4回 【中間振り返り】 工業力学並びに2回までに復習した内容について小テ ストを解答し、解説を聞くことで理解度を確認する。 理解度の低い事項について復習する。 【小テスト】 電卓持参のこと 第1〜2回の内容を復習しておく。 教科書の章末の問題を解いておく こと。 150
5回 衝突という現象を扱うために必要な運動量と力積の概 念と運動方程式との関係を理解する。 【講義と質疑】 授業までに教科書PP.84-88を予習 しておく。 90
6回 運動量保存則ついて学習し、向心衝突の解析に応用す る。余裕があれば偏心衝突について学習する。 【講義と質疑】 授業までに教科書PP.89-93を予習 しておく。 90
7回 工学で用いる仕事とは何か、その概念を理解し計算方 法を学ぶ。 【講義と質疑】 授業までに教科書PP.99-101を予 習しておく。 60
8回 【中間振り返り】 第3〜6回までに学んだ内容について小テストを解答し 、解説を聞くことで理解度を確認する。 第3〜5回の学習内容を復習する。 【小テスト】 電卓持参のこと 第3〜6回の内容を復習しておく。 教科書の章末の問題を解いておく こと。 150
9回 エネルギー,動力とは何か、どんな種類があるか、そ れらの間の関係および解析方法を理解し、計算方法を 学ぶ。 【講義と質疑】 授業までに教科書PP.102-110を予 習しておく。 90
10回 摩擦が物体の運動に及ぼす影響の解析法や摩擦を利用 した機械について発生する力などの解析方法について 学ぶ。 【講義と質疑】 授業までに教科書PP.113-119の予 習しておく。 90
11回 小さな力で重い物を動かす機械のしくみを理解し、解 析と設計の計算方法を学ぶ。 【講義と質疑】 授業までに教科書PP.124-134を予 習しておく。 90
12回 【中間振り返り】 第7〜10回までに学んだ内容について小テストを解答 し、解説を聞くことで理解度を確認する。 第6〜9回の学習内容を復習する。 【小テスト】 電卓持参のこと 第7〜10回の内容を復習しておく 。 教科書の章末の問題を解いておく こと。 150
13回 【総合演習】課題の発表(あるいは補習) 【発表と質疑】 事前に連絡された課題について取 り組んでおく 100
14回 【達成度確認】小テスト 第1〜13回までに学んだ内容について小テストを解答 し、解説を聞くことで理解度を確認する。 第1〜13回の学習内容を復習する。 【小テスト】 電卓持参のこと これまでに学習したすべての内容 について復習しておく。 240
15回 【振り返り】小テストの結果を確認する。理解不十分 な点を確認し、必要に応じて補習を行う。 【解説と復習】 理解不十分な点について復習する 。 240