2019年 理工学部 シラバス - 機械工学科
設置情報
| 科目名 | 流れの力学Ⅰ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 機械工学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 関谷 直樹 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜4 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | F14M |
| クラス | A | ||
| ポリシー | ディプロマ・ポリシー【DP】 カリキュラム・ポリシー【CP】 | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 機械工学科の基本的な科目の一つである水や空気の流れについての力学を勉強する．流れの力学Ⅰ，Ⅱを通して，流れの基本的な性質を学びながら，保存則，基礎方程式を理解し，現実事象に適用できることを目標とする． 流れの力学Ⅰでは，流れの基本的性質，使用される用語を説明でき，静力学，準1次元の場合の保存則について理解し，現実事象に適用できることを目標とする． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
通常の座学．流体特有の事象もあるが，基本的には高校で学んだ基礎的な物理法則を流体に適応する形式で授業を進める．毎授業開始5分間を使って事前学習に沿った内容の予習確認小テスト（評価に含む）を行う． 鈴木康方がB組（3時限目），関谷直樹がA組（4時限目）を担当する． |
| 履修条件 | 高校物理（力学）の知識を必要とする． 流れの力学演習Ａさらに後期には流れの力学Ⅱ，流れの力学演習Ｂも併せて履修してもらいたい． |
授業計画
| 第1回 | ガイダンス 流体とは pp.2-5 流体力学で扱う物理量と単位（SI単位，有効数字）pp.6-9 【事前学習】SI基本単位（7種）を調べ，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】固有名称を持つSI組立単位，有効数字に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
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| 第2回 | 流体の基本的性質Ⅰ（密度，比重） pp.10-11 【事前学習】教科書を読み密度と比重の定義を理解し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】密度と比重に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第3回 | 流体の基本的性質Ⅱ（粘性，圧縮性，表面張力，理想流体） pp.12-23 【事前学習】教科書を読み粘度と粘性の違い，ニュートンの粘性の法則について理解し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】粘度・粘性に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第4回 | 圧力の性質，単位，表示方法（パスカルの原理，絶対圧力，ゲージ圧力） pp.25-28 【事前学習】教科書を読み絶対圧力とゲージ圧力の定義について理解し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】絶対圧力・ゲージ圧力の計算および圧力の単位変換に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第5回 | 静止流体中の圧力，圧力計（ヘッド，マノメータ）pp.28-35 【事前学習】教科書を読みヘッドから圧力を求める方法を理解し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】マノメータに関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第6回 | 壁面に働く流体力（全圧力，圧力中心）pp.35-40 【事前学習】メカニクス基礎の補助教材を読み直し，任意の図形に対する図心を積分で求める方法を復習し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】全圧力に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第7回 | 浮力と浮揚体の安定性（浮力，アルキメデスの原理，メタセンタ）pp.41-44 【事前学習】教科書を読みアルキメデスの原理を記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】浮力に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第8回 | 容器とともに運動する流体中の圧力（相対的静止，等圧面）pp.44-48 【事前学習】メカニクス基礎の補助教材を読み，ニュートンの第2法則，質点の並進運動および回転運動における慣性力について調べ，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】相対的静止に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第9回 | 流れの捉え方，流体の運動と渦（オイラー的捉え方，定常・非定常・一様・非一様流，流線・流跡線・流脈線，変形と渦）pp.54-58 【事前学習】教科書を読みラグランジュ的見方とオイラー的見方の違いについて理解し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】変形と渦に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第10回 | 流れの形態（層流・乱流，レイノルズ数）pp.58-60 【事前学習】次元について調べ，記述できるように準備すること．また，粘度・動粘度・ニュートンの粘性の法則について復習し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】レイノルズ数に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第11回 | 連続の式（検査体積，流量，質量流量，連続の式）pp.60-62 【事前学習】教科書を読み，流量・質量流量の定義を理解し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】連続の式に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第12回 | ベルヌーイの式（エネルギー保存則，ベルヌーイの式）pp.62-65 【事前学習】質点のエネルギー保存則（高校物理）を復習しなさい．また，熱力学Ⅰの教科書を読みエントロピーの定義と等エントロピーの意味を調べ，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】ベルヌーイの式の誘導に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第13回 | ベルヌーイの式の応用Ⅰ（トリチェリーの定理，よどみ点圧力，ピトー管）pp.65-68 【事前学習】ベルヌーイの式，連続の式を復習し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】ピトー管，よどみ点圧力に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第14回 | ベルヌーイの式の応用Ⅱ（ベンチュリ管，外部仕事を含む場合）pp.68-70 【事前学習】ベルヌーイの式および連続の式からトリチェリーの定理を導けるように復習し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】ベルヌーイの式および連続の式に関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
| 第15回 | まとめ 流れの力学I全体の復習およびこれまでの学習について質疑応答 【事前学習】本講義で重要と思われる式（10式以上）をピックアップし，まとめること．（120分）（原本を回収するのでコピーを保存しておくこと） 【事後学習】まとめのプリントを読み直し，わからない点はメール，来室等で質問すること．（120分） |
その他
| 教科書 |
鈴木康方 他4名 『流体力学 』 機械系コアテキストシリーズ コロナ社
理工学部，生産工学部，工学部の機械工学科の流体工学の初修科目で使用されるテキスト．
不足する内容については適宜プリントを配布する．
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| 参考書 |
金原粲 他6名 『流体力学 シンプルにすれば「流れ」がわかる』 専門基礎ライブラリー 実教出版
日本機械学会 『流体力学 』 ＪSＭＥテキストシリーズ 丸善
（1）流体力学 シンプルにすれば「流れ」がわかるは非常にわかりやすい本である
（2）JSMEテキストシリーズは日本機械学会が発行している機械工学を学ぶ大学生に標準的なテキスト
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| 成績評価の方法 及び基準 |
授業開始時の5分間予習確認小テスト30点，定期試験70点で評価し，100点満点で60点以上を合格とする． なお予習確認テスト・定期試験（追試験を含む）ではノート，教科書等の参照は禁ずる．電卓のみ持ち込み可とする． |
| 質問への対応 | 教室，研究室で受け付ける． E-mailでも受け付ける． |
| 研究室又は 連絡先 |
鈴木康方：タワー・スコラ 1719室 03-3259-0738 yasumasa@mech.cst.nihon-u.ac.jp 関谷直樹：タワー・スコラ 1701室 03-3259-0737 sekiya@mech.cst.nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
水曜 駿河台 12:10 ～ 13:20 担当・鈴木康方 タワー・スコラ 1719室
金曜 駿河台 12:10 ～ 13:20 担当・関谷直樹 タワー・スコラ 1701室
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| 学生への メッセージ |
遅刻厳禁．授業に出席し，講義を聞くことと演習をしっかりやることを心掛けてほしい．流れの力学演習Aもあわせて履修すること．授業中のスマートフォンを含む通信機器の使用を一切禁止する． |