授業科目

工業力学
Engineering Mechanics 

担当者

教授   山崎 徹
後 火1
准教授 寺島 岳史
後 火1

単位

2

到達目標

本講義の到達目標は、受講生が①物体の位置、速度、加速度を扱う運動学と、運動と力や力のモーメントとの関係を扱う動力学の基礎を理解すること、②それらを実際的な問題に応用できる力を身に付けることである。数学は物理の計算を行うための重要な手段である。本科目と必修科目である数学演習I、数学演習IIをしっかりと履修してほしい。

授業内容

機械を設計するには、まず機械およびその要素・部品の運動を理解することが不可欠である。そのためには、物体の位置、速度、加速度を扱う運動学と、運動と力や力のモーメントとの関係を扱う動力学の知識が必要となる。「工業力学II」では、質点と剛体を対象に、運動学と動力学を学ぶ。これらは、機械工学の四力学と呼ばれる材料力学、流体力学、工業熱力学、機械力学を学ぶ上での基礎となる。

授業計画

各回の講義と演習は以下のように予定している。進捗状況により内容は前後する。小テストを行った際にはその解説や質疑応答の時間を設ける。高校物理の復習に加え、新たなことを積み重ねていくことになるのでの予習と復習が必要である。予習は、事前に授業テキストまたは教科書を読んで分からない用語や数式に下線を引いておくことが大事である。復習は、講義中に指示するテキストまたは参考書等にある例題や演習問題を解いてくることが大事である。
なお予習・復習あわせて各回あたり約4時間の自己学習を想定しているが、予習については開講前に複数回分をまとめて行うことをお勧めする。全体像がつかみやすくなるので効果的である。

1. ガイダンス
シラバスの記載事項について確認する。なぜ運動学・動力学を学ぶのか、学習の仕方、講義の概要をつかむ。
2.運動の表し方(座標系、位置、速度、加速度)
 座標系について学ぶ。物体の位置‐速度‐加速度が、それぞれ微分と積分の関係であることを理解する。
3.運動の表し方(相対運動、移動座標系)
動いている観測点から観察した、別の物体の運動(相対運動)について学ぶ。
4.質点の直線運動(運動方程式、落体運動)
物体の運動は運動方程式で表されることを学ぶ。最も簡単な例として落体運動をとりあげ、実際に運動方程式を解く。
5.質点の平面運動(放物運動)
平面運動の例として放物運動について学ぶ。
6.質点の動力学(振幅)
振幅運動について学ぶ。
7.仕事とエネルギー(仕事、力学的エネルギー、エネルギーの原理)
仕事とエネルギーは等価であることを学ぶ。またエネルギーの原理について学ぶ。
8.中間試験と解説
9.仕事とエネルギー(力学的エネルギー保存則、エネルギーの散逸)
 力学的エネルギーは散逸要因がなければ保存されることを学ぶ。
10.衝突(運動量と力積、運動量保存則)
 運動量と力積は等価であることを学ぶ。また運動量は保存されることを学ぶ。
11.衝突(はね返り係数、斜め衝突)
はね返り係数について学ぶ。物体の斜め衝突について学ぶ。
12.剛体(剛体の運動、慣性モーメント、平行軸の原理、直行軸の原理)
剛体の運動の記述方法と慣性モーメントについて学ぶ。単純な図形の慣性モーメントの計算を演習する。また計算を簡略化する平行軸の定理と直行軸の定理について学ぶ。
13.剛体の運動(角運動量、回転の運動エネルギー)
剛体の角運動量、回転の運動エネルギーについて学ぶ。
14. 総復習
講義全体を振り返って総合的な復習および補足を行う。

授業運営

授業は講義形式で行い、演習を交えながら説明する。授業運営の詳細については初回授業時間中に改めて説明する。
講義に関係することをWebSt@tionやdotCampusのお知らせに配信することがあるので必ず授業前に確認すること。
携帯電話は机の上に置かずカバンの中にしまうこと。

評価方法

中間試験30%、期末試験70%で評価する。
講義を4回以上欠席した者は評価の対象としない。
第6回頃と第13回頃に講義・演習ノートの提出を行い、提出しなかった者は評価の対象としない。

オフィスアワー

【山崎担当クラス】基本的に,火曜日の2時限,水曜日の2・3時限に,23号館502研究室(内線3751)もしくは510教授室(内線3758)へ.また,メール(toru@kanagawa-u.ac.jp)では随時受け付ける.なお,質問や指摘は講義後にもその場で受け付ける.
【寺島担当クラス】木曜日4限 (6号館403号室),もしくはメールでアポイントをとってもらえれば随時受け付ける(terajima@kanagawa-u.ac.jp)。

使用書

景山一郎、矢口博之、山崎徹『基礎からの機械力学』改訂初版[日新出版]2008
【山崎担当クラス】

参考書

【寺島担当クラス】講義中に適宜紹介する

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