運動と力学及び演習
 Kinematics,Mechanics and its Exercise
 担当教員:水戸部 和久(MITOBE Kazuhisa)
 担当教員の所属:大学院理工学研究科(工学系)機械システム工学分野
 開講学年:1年  開講学期:後期  単位数:2単位  開講形態:演習
 開講対象:機械システム工学科  科目区分:専門教育科目・必修 
【授業の目的】
車両やロボットなどは動力源と運動機構部をもち複雑な運動をする.機械システムの高度な運動の解析とスマートな機構設計のためには剛体の力学を深く理解する必要がある。質点および剛体の運動と力学の基礎の習得をめざし,機械システムの機構部の様々な運動に関する数式モデルを導出し、運動を解析できることを目的とする。

【授業の到達目標】
1 学習・教育到達目標B 空間内で運動する質点、質点系、および剛体の運動量,角運動量,力学的エネルギーおよびそれらの保存と変化を表す力学の基本法則を理解し、数式により表して解析できること。〔DP5〕
2 学習・教育到達目標B 固定軸まわりで回転する剛体の慣性モーメントを数式で表すことができ,棒,円板,円柱などの基本的な形状の剛体の重心や慣性モーメントを積分により計算できること.〔DP5〕
3 学習・教育到達目標F 様々な並進と回転を伴う剛体の平面内での運動に対して運動方程式を立てて解析できること.〔DP7〕

【授業概要(キーワード)】
運動の法則,静力学,質点系の力学,剛体の力学

【科目の位置付け】
本講義は,制御工学や機構学などのシステム設計工学関連の科目の学習をスムーズに展開するための,質点,質点系および剛体の運動および力学解析の実践力の向上を目指しています。機械システム工学科の学習・教育到達目標(B)[CP2] 機械工学の基礎力及び(F)[CP2] 自主的・継続的学習能力を養成する科目である。

【授業計画】
・授業の方法
90分×15回の講義および例題・演習問題に取り組みながら授業を進める。授業は,機械や装置の基礎事項とその適用に関する講義,およびそれらの理解を確実にし,実践力を訓練する解析演習で構成します。演習レポートで学生の到達度をチェックして講義の進行を調整します。
・日程
第1回:力学の諸原理
第2回:質点の運動学と動力学(1) 座標系と座標
第3回:質点の運動学と動力学(2)相対運動、円運動
第4回:剛体に作用するモーメント、角運動量
第5回:剛体の回転運動の方程式、角運動量と慣性モーメント
第6回:質点、質点系、剛体の運動、
第7回:総合演習(中間試験)
第8回:固定軸まわりの剛体の運動、等角加速度運動
第9回:並進と回転運動の諸物理量
第10回:慣性モーメントの計算(1)積分と重積分を用いた慣性モーメントの計算
第11回:慣性モーメントの計算(2)平行軸の定理
第12回:慣性モーメントと剛体の平面運動
第13回:剛体の平面運動(1) 剛体振り子(固定軸まわりの回転運動)
第14回:剛体の平面運動(2) はしごの落下(並進と回転の運動方程式)
第15回:期末試験および総括

【学習の方法】
・受講のあり方
講義における板書をノートに筆記する。テキスト,プリント等を参照しながら講義の骨子をまとめること。理解が進まない点をチェックしておき質問すること。止むを得ず欠席した場合は,友達からノートを借りて補充すること。
・授業時間外学習へのアドバイス
前回の講義に関する質問事項をまとめておくこと。テキスト,プリント等を通読すること。
講義ノートを点検,整理して不備な箇所をテキスト,参考書等で補充しておくこと。演習課題を行うこと。

【成績の評価】
・基準
授業内容に対する到達度を授業時に行う演習レポートの点数で評価します。
・方法
授業内容に対する到達度を、中間試験または演習レポートの点数と学期末の試験の点数で評価する。
中間試験または演習レポートの点数を40点満点、期末試験の点数を60点満点とし、それらの合計(100点満点)が60点以上を合格とする。

【テキスト・参考書】
○テキスト:
高橋正雄,「理工系 基礎力学」,共立出版
○参考書:
杉山吉彦,鈴木豊彦,「力学序論」
原康夫,「力学」,東京教学社
小出昭一郎,「物理学」,裳華房
宇佐美誠二・貴島準一・西村鷹明・鳥塚潔,「理工系のための力学の基礎」,講談社サイエンティフィク
入江敏博・山田元著,「工業力学」,理工学社
為近和彦,「力学」,森北出版
阿部龍蔵,「力学・解析力学」,岩波書店
橋本正章・荒木賢三,「力学の基礎」,裳華房
鈴村順三・大島隆義・大澤幸治,「理工学の基礎 力学」,培風館
中山正敏,「基礎力学」,裳華房
永田一清,「新・基礎 力学」,サイエンス社
中川憲治,「工科のための一般力学」,森北出版
青木弘・木谷晋,「工業力学」,森北出版
山形大学数理科学科編,「微分積分入門-1変数-」,裳華房

【その他】
・学生へのメッセージ
運動と力学に関する基本法則を理解し,代表的例題で式の誘導,解析計算,特性曲線の作図等を実践することにより学力が付く科目です。努力無くして向上無し。
運動と力学についての問題の解答,電卓を使用した数値計算,解曲線・運動経路の作図などを適宜行うので,電卓,定規等を準備すること。
・オフィス・アワー
毎週金曜日16時~17時,6号館5階501号室 必要がある場合には研究室をたずねること。

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