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専門教育課程 ロボティクス学科
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
ロボット基礎力学Ⅱ
Engineering Mechanics II
2 E205-01 2023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.運動方程式 2.慣性モーメント 3.運動量・角運動量保存則 4.衝突と力積 5.剛体の運動 力学は機械工学の基本であり、「ロボット基礎力学Ⅰ」では質点や剛体に作用する力の釣り 合いなどの静力学を主として学習した。本講義ではその基礎を踏まえ、「ニュートンの運動 方程式」から始める。質量のある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、すなわち、動力学の基礎について学習する。この科目は以降の専門基礎科目の諸 力学の理解に不可欠であり、ロボットに代表される複雑な機械の設計、解析に必要な知識を 得ることができる。
授業の概要および学習上の助言
 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.ニュートンの運動方程式  2.減衰力・復元力の働く質点の運動  3.重心と質点系の運動  4.衝突の力学  5.運動量、角運動量、仕事、エネルギー  6.慣性モーメント  7.摩擦  8.剛体の運動 授業明細については、授業の曜日、授業の理解度、進捗状況に応じて変更する場合がある。
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:機械の基礎力学[コロナ社] 参考書:考える力学[学術図書出版社] 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
 工学基礎の数学(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。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
I,J 簡単な形状の物体について重心・慣性モーメントが計算できる.
I,J 質点系の重心まわりの運動が説明できる.
I,J 運動量保存則を利用して衝突現象を説明できる.
I,J 角運動量と力のモーメントの関係が理解できる.
I,J 角運動量保存則を利用して剛体の運動が説明できる.
I,J 剛体の運動方程式を用いて動的挙動が説明できる.
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 40 50 10 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 40 50 10 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 20 20 5 0 0 0 0 45
思考・推論・創造する力 20 25 3 0 0 0 0 48
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 5 2 0 0 0 0 7
※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 学期末に達成度確認のための試験を実施する。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、公式の適用が出来るように訓練しておく必要がある.
クイズ
小テスト
授業の理解度をあげるために頻繁にテスト・クイズなどを行なう.
レポート 指定した事項・問題をレポートとして提出する.
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様々な機械モデルの慣性モーメントを慣性モーメントの定義 より計算することができる. ②様々な機械モデルに対して運動方程式を立て、それを解くこ とによりその機械モデルの動的挙動を説明できる. ③運動量保存則を利用して様々な衝突現象を解析できる. ④角運動量保存則を利用して様々な機械モデルの動的挙動を説 明できる. ⑤力学的エネルギー保存則を利用して様々な機械モデルの動的 挙動を説明できる. ①基本的な図形が組み合わさった形からなる物体の慣性モーメ ントを計算することができる. ②質点系の重心及び重心のまわりの運動について運動方程式お よび運動に関連する式を立てることができる. ③直線上の2体の向心衝突について運動量保存の式を立て、衝 突後の速度を求めることができる. ④剛体の回転運動・平面運動について運動方程式および運動に 関連する式を立てることができる. ⑤重力や復元力をうけた質点の運動について力学的エネルギー 保存の式を立てることができる.
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 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、この科目がロボティク ス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。動力学と静力学の違 いは何かを理解する. ロボット基礎力学Ⅰの復習 運動量 質点系の運動 ガイダンス 講義と質疑 ロボティクス学科の教育目標と本 科目との関連を理解する。 ロボット基礎力学Ⅰの復習 講義内容・課題の復習 120
2 重心の運動 全運動量 講義と質疑 自己点検 講義内容・課題の復習 120
3 全運動量保存則 力積 運動エネルギー 講義と質疑 自己点検 講義内容・課題の復習 120
4 衝突する質点系の運動 反発係数 講義と質疑 自己点検 講義内容・課題の復習 120
5 回転運動 角運動量 講義と質疑 自己点検 講義内容・課題の復習 120
6 全角運動量 全角運動量保存則 講義と質疑 自己点検 講義内容・課題の復習 120
7 質点系の角運動量 重心まわりの全角運動量保存則 講義と質疑 自己点検 講義内容・課題の復習 180
8 演習 中間テスト 演習と質疑応答により, 前半の振り返りを行う. 学力試験 学習範囲について理解度を確認す る. 120
9 各種形状の重心 質点系の慣性モーメント 講義と質疑 自己点検 講義内容・課題の復習 120
10 剛体の慣性モーメント 平行軸の定理・直交軸の定理 講義と質疑 自己点検 講義内容・課題の復習 120
11 角運動量と力のモーメント 質点系の自由度・剛体の自由度 講義と質疑 自己点検 講義内容・課題の復習 120
12 固定軸を有する剛体の運動 実体振り子と固有周期 滑車の運動 講義と質疑 自己点検 講義内容・課題の復習 120
13 力のモーメントと剛体の運動方程式 剛体の平面運動 講義と質疑 自己点検 講義内容・課題の復習 試験準備 180
14 総合演習 達成度確認試験 演習と質疑応答により, 振り返りを行う. 学力試験 講義全体の復習 60
15 達成度確認試験の振り返り 自己点検 学習目標を達したかを自分で 点検し,不足している部分が あれば休暇中に復習する. 全体の振り返りを行う. 60