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Ⅱ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 機械工学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 関谷 直樹 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜4 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | F14O |
| 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，誘導できることを目標とする． 流れの力学Ⅱでは，より一般的な保存則，粘性流体の管内流れについて理解し，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，流れの力学Ⅰをもとに授業を進める．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），関谷直樹河府賢治がA組（4時限目）を担当する． |
| 履修条件 | 流れの力学Ⅰの単位を修得していること．もしくは夏季休暇中に実施される流れの力学Ⅰの補習を受講していること． |
授業計画
| 第1回 | ガイダンス 流れの力学Iの復習 【事前学習】流れの力学Ⅰのを復習し，小テストに備えなさい（120分） 【事後学習】流れの力学Ⅰに関する演習プリントを解き，理解を深めること．（120分） |
|---|---|
| 第2回 | 運動方程式，運動量の法則（運動方程式，オイラーの式，運動量の法則） pp.74-82 【事前学習】物理の教科書を読み，質点の運動方程式，運動量と力積について復習および教科書を読み，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】運動量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 | 運動量の法則の応用Ⅰ（衝突噴流と流体力，自由噴流と流体力，推力） pp.82-88 【事前学習】前回の運動量の法則とフリーボディーダイヤグラムを描けるように復習し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】運動量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 | 運動量の法則の応用Ⅱ（非一様流れの流量，運動量） CSTポータル上のプリント 【事前学習】CSTポータルの補助プリントを読み，一様ではない流れに対する流量および運動量の求め方を理解し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】運動量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 | 角運動量の法則（角運動量保存則，ポンプ，タービン）pp.89-90 【事前学習】力のモーメントと角運動量について調べ，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】角運動量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 | 管内流れの特徴（層流，乱流，遷移，臨界レイノルズ数，助走区間，粘性摩擦，レイノルズ応力，渦動粘度，管摩擦係数，ダルシー・ワイスバッハの式）pp.94-101 【事前学習】ニュートンの粘性の法則，レイノルズ数を復習し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】層流・乱流判定の演習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 | 発達した円管内層流（ハーゲン・ポアズイユ流れ，層流の管摩擦係数）pp.102-105 【事前学習】運動量の法則，ニュートンの粘性の法則，圧力と面積から圧力による力を求める方法，ダルシーワイスバッハの式を復習し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】層流の速度分布，摩擦損失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 | 発達した円管内乱流Ⅰ（円管内乱流の速度分布，壁法則，指数法則）CSTポータル上のプリント+pp.106-107 【事前学習】プラントルの混合距離理論，ブシネスクの渦動粘度について復習し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】乱流の速度分布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 | 発達した円管内乱流Ⅱ（乱流の管摩擦係数）CSTポータル上のプリント+pp.108-109 【事前学習】CSTポータルの補助プリントを読み，プラントルの管摩擦係数を誘導できるように準備すること．（120分） 【事後学習】乱流の摩擦損失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 | 発達した円管内乱流Ⅲ（流体力学的に粗い管，ムーディー線図）CSTポータル上のプリント+pp.110-115 非円形断面管路の摩擦損失（水力直径）pp.115-116 【事前学習】ムーディー線図の読み方を調べ，ムーディー線図から管摩擦係数を求めることができるように準備すること．（120分） 【事後学習】ムーディー線図，円形断面以外の圧力損失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 | 発達した円管内流れの摩擦損失まとめ（層流の管摩擦係数，乱流の管摩擦係数，ムーディー線図） 【事前学習】これまで出てきた管摩擦係数を整理し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】管内流れの摩擦損失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 | 管路系における諸損失Ⅰ（断面積が変化する場合の圧力損失，急縮小管，急拡大管，ディフーザー，ノズル）CSTポータル上のプリント+pp.117-122 【事前学習】CSTポータルの補助プリントを読み，ノズルの圧力損失を誘導できるように準備すること．（120分） 【事後学習】断面積変化による圧力損失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 | 管路系における諸損失Ⅱ（ベンド，エルボ，バルブ，分岐管，合流管）pp.122-126 【事前学習】ベルヌーイの定理および連続の式を復習し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】バルブ等による損失，合流分岐管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 | 管路系の総損失とエネルギーの保存（修正ベルヌーイの式，水力勾配線，エネルギー勾配線，全揚程，水動力）pp.126-134 【事前学習】管路系における諸損失を復習し，記述できるように準備すること．（120分） 【事後学習】管路系の総損失およびエネルギーの保存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Ⅱ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 |
木曜 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B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． |