2024年度 学院等開講科目 工学院 システム制御系
機械の運動と力学
- 開講元
- システム制御系
- 担当教員
- 中島 求
- 授業形態
- 講義 (対面型)
- メディア利用科目
- -
- 曜日・時限
(講義室) - 火7-8 (WL2-201(W621)) / 金7-8 (WL2-201(W621))
- クラス
- -
- 科目コード
- SCE.S204
- 単位数
- 200
- 開講時期
- 2024年度
- 開講クォーター
- 1Q
- シラバス更新日
- 2025年3月17日
- 使用言語
- 日本語
シラバス
授業の目的（ねらい）、概要
本講義では，機械を始めとする様々な物理システムの解析のための運動学および力学の基礎を扱う．具体的には，質点の静力学，剛体の静力学，質点の動力学，仕事，運動量，エネルギー，相対運動，慣性モーメント，角運動量，慣性テンソルなどを説明し，これらについての知識を提供する．
機械を始めとする様々な物理システムを設計できるようになるには，解析のための運動学および力学が必須である．本講義はその基礎となるものであり，ロボット工学を始めとする多くの機械設計に適用されるものである．
到達目標
本講義を履修することによって，次の能力を習得する．
１）機械を始めとする様々な物理システムの解析のための運動学を使うことができる．
２）機械をはじめとする様々な物理システムの解析のための力学を使うことができる．
キーワード
質点の静力学，剛体の静力学，質点の動力学，仕事，運動量，エネルギー，相対運動，慣性モーメント，角運動量，慣性テンソル
学生が身につける力
- 専門力
- 教養力
- コミュニケーション力
- 展開力 (探究力又は設定力)
- 展開力 (実践力又は解決力)
授業の進め方
毎回の講義の前半で，復習を兼ねて前回の演習問題の解答を解説します．講義の後半で，その日の教授内容に関する演習問題に取り組んでもらいます．各回の学習目標をよく読み，課題を予習・復習で行って下さい．
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | ニュートンの法則，力学のベクトル量と表記，質点の静力学，力の釣り合い，自由体図 | 自由体図が描けるようになる |
| 第2回 | 剛体の静力学，力の釣り合い，力のモーメントと外積計算，分布荷重と質量中心 | 分布荷重と質量中心が説明できるようになる |
| 第3回 | 質点の運動学，角速度ベクトル，外積 | 角速度ベクトルが説明できるようになる |
| 第4回 | 質点の動力学，運動方程式の導出 | 運動方程式が導出できるようになる |
| 第5回 | 質点の動力学，運動方程式の導出，簡単な微分方程式の解法 | 簡単な微分方程式の運動方程式が解けるようになる |
| 第6回 | 仕事，運動量，エネルギー，２体問題 | ２体問題が解けるようになる |
| 第7回 | 運動座標系，相対運動，座標変換 | 座標変換が説明できるようになる |
| 第8回 | 二次元の回転座標系での相対運動 | 二次元の回転座標系での相対運動が説明できるようになる |
| 第9回 | 三次元の回転座標系での相対運動 | 三次元の回転座標系での相対運動が説明できるようになる |
| 第10回 | 剛体運動：剛体運動の表現，慣性モーメント | 慣性モーメントが説明できるようになる |
| 第11回 | 剛体運動：角運動量，運動エネルギー | 運動エネルギーが説明できるようになる |
| 第12回 | 三次元空間での剛体：慣性テンソル | 慣性テンソルが説明できるようになる |
| 第13回 | 主慣性モーメント，慣性主軸 | 慣性主軸が説明できるようになる |
| 第14回 | ジャイロ効果，ジャイロ剛性 | ジャイロ効果が説明できるようになる |
準備学修(事前学修・復習)等についての指示
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
新・工業力学，大熊政明著，数理工学社 ISBN: 4-901683-24-1.
参考書、講義資料等
特になし
成績評価の方法及び基準
機械を始めとする様々な物理システムの解析のための運動学および力学に関する理解度を評価する。期末試験の点数のみの場合と，期末試験50％，演習50%の場合の２種類の点数のうち，良い方の点数を成績とする。
関連する科目
- LAS.P101 ： 力学基礎１
- LAS.P102 ： 力学基礎２
履修の条件・注意事項
内容的に機械系科目の「工業力学A」とかなり重複しますので，特段の理由がない限り，機械系学生の履修は認めていません．