| 授業科目 水力学 |
担当教員 谷脇充浩 |
開講期 通年
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| 科目番号 110407 |
対象学年・学科・コース 4年 機械工学科 |
単位区分 選択必修 学修単位 |
単位数 2単位 |
| 授業概要・授業方針
経験的に，具体的に，マクロ的に，実験結果などを取り入れて，流体の流動，力学的挙動をできるだけ平易，簡潔に取り扱う。
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到達目標
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| 授業要目 | 到達目標 との対応 |
自己点検 |
| 前期 |
| 1 | ガイダンス | ||
| 2 | 流体の性質（密度・比重・比体積） | 1 | |
| 3 | 流体の性質（圧縮性、粘性） | 1 | |
| 4 | 流体の性質（表面張力） | 1 | |
| 5 | 静止流体の圧力 | 1,2 | |
| 6 | 圧力の測定（マノメータ他） | 2 | |
| 7 | 水力学演習１ | 1,2,3 | |
| 8 | 中間試験 | ||
| 9 | 容器壁に及ぼす液体の力（全圧力と圧力中心） | 3 | |
| 10 | 浮力と浮揚体 | 4 | |
| 11 | 完全流体の流れ | 5 | |
| 12 | 一次元流れの基礎方程式 | 5 | |
| 13 | 連続の式（質量保存則） | 5 | |
| 14 | オイラーの運動方程式 | 6 | |
| 15 | 水力学演習２ | 3,4,5,6 | |
| 16 | 期末試験 | ||
| 17 | 前期のまとめ |
| 後期 | 自己点検 |
| 1 | 流体におけるエネルギー保存則 | 6 | |
| 2 | ベルヌーイの式 | 6 | |
| 3 | ベルヌーイの式の応用１ | 6 | |
| 4 | ベルヌーイの式の応用２ | 6 | |
| 5 | 運動量の法則 | 7 | |
| 6 | 運動量の法則の応用 | 7 | |
| 7 | 水力学演習３ | 5,6,7 | |
| 8 | 中間試験 | ||
| 9 | 層流と乱流 | 8 | |
| 10 | 円管内の層流（ハーゲン・ポアズイユの法則） | 8 | |
| 11 | 円管内の乱流 | 8 | |
| 12 | 管摩擦による圧力損失 | 9 | |
| 13 | 管路における各種の損失 | 9 | |
| 14 | 管路の総損失と管路の設計 | 9 | |
| 15 | 水力学演習４ | 8,9 | |
| 16 | 期末試験 | ||
| 17 | まとめ |
| 到達達成度の指標（ルーブリック） |
| 到達 目標 |
理想的なレベル（Ａ）の目安 | 標準的なレベル（Ｂ）の目安 | 未到達なレベル（Ｃ）の目安 | 自己評価 |
| 1 | 流体の性質について、定義と力学的な取り扱い方を説明できる。 | 流体の性質について、定義を説明できる。 | 流体の性質を知らない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 2 | 任意の形状のマノメータにおいて、圧力計算ができる。 | 単純な形状のマノメータにおいて、圧力の計算ができる。 | マノメータを用いた圧力計算ができない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 3 | 任意の形状に作用する圧力および圧力中心を計算できる。 | 平面に作用する圧力および圧力中心を計算できる。 | 圧力および圧力中心を計算できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 4 | 任意の形状および状態の浮力を計算できる。 | 単純な形状の浮力を計算できる。 | 浮力が計算できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 5 | 連続の式の導出方法を理解し、管路内の流量、流速を正しく計算できる。 | 連続の式を用いて、管路内の流量、流速を計算できる。 | 連続の式を理解できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 6 | ベルヌーイの式の導出方法を理解し、様々な流れ場においてベルヌーイの式を活用できる。 | ベルヌーイの式を用いて単純な流れ場のエネルギー計算ができる。 | ベルヌーイの式が理解できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 7 | 運動量理論の導出方法について理解し、様々な流れ場に適用することができる | 運動量理論を単純な流れ場に適用することができる。 | 運動量理論が理解できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 8 | レイノルズ数の定義を理解し、レイノルズ数を用いて流れの状態を説明できる。 | レイノルズ数を用いて流れの状態を説明できる。 | レイノルズ数を知らない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 9 | ムーディ線図を用いて管摩擦係数を求めることができる。 ダルシーワイズバッハの式を用いて管摩擦損失を計算できる |
ダルシーワイズバッハの式を用いて管摩擦損失を計算できる | 管摩擦損失を計算できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 到達度評価
合計4回の定期試験90%、ノート提出10%で評価する。 この科目は学修単位科目であるので、（90時間−講義時間）以上の自学自習を 必要とする。したがって、科目担当教員が課した課題の内、｛(90時間−講義時間) ×3/4｝時間以上に相当する課題提出がないと単位を認めない。 |
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| 履修上の注意
「水力学」は機械工学分野の一つの柱である。金属などの硬いイメージとは逆に、身近にある水（空気）の柔軟かつ滑らかな性質を取り扱う。毎日、飲んだり触れたりする水（空気）の性質や“流れ”について工学的に理解しよう
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| 事前学習・自己学習・関連科目
専門基礎科目となる「物理」について復習しておくこと。 関連科目：「流体機械（5年）」、「流体力学特論（専攻科）」、「機械設計製図（5年）」において基礎となる科目である。 |
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学習・教育目標
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