【授業の目的】
機械工学の基礎となる力学を学びます。 ねらいは、機械工学のカバーする領域と可能性が無限に広がっていることを紹介することです。加えて、力学の基礎を学習することです。
【授業の到達目標】
・力学現象をモデル化出来るようになる ・解析した結果を吟味し、物理イメージを描けるようになる
【授業概要(キーワード)】
ニュートンの運動法則、振動、慣性モーメント、剛体の回転運動
【科目の位置付け】
機械工学系科目全般の基礎科目です。技術免許必修。
【授業計画】
・授業の方法
黒板を使う講義形式です。随時、デモを行います。
・日程
1回. 機械工学の応用範囲 これまで、機械研究室で取り組んできた卒業研究を中心に紹介し、応用分野が多岐に渡ることを紹介します。 2回. 多目的最適化 車を購入する際には、最適な車を購入したいです。最適な車って何でしょう?人によって、其々異なるでしょう。目的が複数ある問題:多目的最適化問題の紹介します。人生では様々な決断を迫られます。最適な選択ができますように。 3回. ものづくり最前線・最適化 開発者はどのような技を使って、ものづくりをしているのでしょうか?例えば、遺伝的アルゴリズム(GA)や自己組織化マップです。これらを紹介します。 4~6回. 速度、加速度、角速度、角加速度、モンキーシューティング 速度と加速度を復習しましょう。さらに角速度と角加速度も。簡単な積分計算をして、モンキーシューティングをシミュレーションします。その後、モンキーシューティングのデモをします。計算通りの現象が起こることを目で、確認してください。 7回. 運動方程式 ニュートンの運動方程式の導入をします。力学(Mechanics)の基礎です。 8回. 空気抵抗を考慮した落下問題 もし雨粒に働く力が重力のみならば、地表近傍の雨粒落下速度は傘に穴があくほどの高速になるでしょう。実際は、空気抵抗があるため、終端速度と呼ばれる一定速度になり、地表に達します。終端速度を求めます。 9回. 単振動、単振子、強制振動 単振動、単振子、強制振動の周期、周波数、角振動数を求めます。 10回. 減衰振動 減衰振動の周期、周波数、角振動数を求めます。臨界減衰を目指しましょう。 11回. 試験と解説 12回. 運動量変化 短時間で運動量変化をさせた場合、長時間で運動量変化をさせた場合、それぞれの特徴を解説します。なぜバレーダンサーが木の床を好むのか、運動量変化をもとに説明します。 13回. 慣性モーメント 有限な大きさの物体が回転しているときには、慣性モーメントを考慮する必要があります。サーカスでは、なぜ腕を開いて綱渡りするのでしょうか 14回. ジャイロ 15回. 試験と解説
【学習の方法】
・受講のあり方
ノートをしっかりとってください。
・授業時間外学習へのアドバイス
ノートを見て、復習して下さい。
【成績の評価】
・基準
・力学現象をモデル化出来るようになったか。 ・解析した結果を吟味し、物理イメージを描けるようになったか。
・方法
中間試験50点、期末試験50点、合計100点。試験日は授業中にお知らせします。
【テキスト・参考書】
参考書:P.G.Hewitt: Conceptual Phusics (ISBN 0-321-00971-1), Addison-Wesley, 1997
【その他】
・学生へのメッセージ
教員免許(技術、工業)の必修科目。
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