機械力学及演習 [A2][連続][対面]

開講年度

2025年度

開講学期

前期

科目名

機械力学及演習

授業種別

講演

科目名（英語）

Dynamics of Machinery and Experience

授業情報(授業コード・クラス・授業形態)

A1100421 機械力学及演習 [A2][連続][対面]

担当教員

大石久己

単位数

3.0単位

曜日時限

前期(1Q)(火曜2限、火曜3限)、前期(2Q)(火曜2限、火曜3限)

キャンパス

新宿

教室

A-0652教室

学位授与の方針

1 基礎知識の修得 0 ％
2 専門分野の知識・専門技術の修得 100 ％
3 汎用的問題解決力の修得 0 ％
4 道徳的態度と社会性の修得 0 ％

具体的な到達目標

機械システム工学基礎プログラムの学習・教育到達目標　(D)機械工学ならびにシステム工学とそれらの融合領域に体系づけられた専門知識とそれらを応用する能力を身につけた技術者の育成のため，機械工学の主要分野の内，「機械力学」の基礎知識を身につけ，それとシステム工学の主要分野に関連した知識を修得するため，以下のことを具体的な到達目標とする．これは，学位授与の方針の(2-1)学部学科毎に示された専門分野の基礎知識を修得していることに対応する．
1. ピストンークランク機構の慣性力とつりあわせ原理を説明できる．
2. 動力伝達機構の関係式と等価モデルを理解し説明できる．
3. 回転機械のつりあわせについて理解し説明できる．
4. 回転機械のふれ回り危険速度について理解し説明できる．
5. １自由度系の振動現象についての基本事項を理解し説明できる．

受講にあたっての前提条件

本科目を履修する前に，「微分積分ABCD」「工科系数学基礎」「工業数学AB」などの科目により微分積分や微分方程式の解法，「物理学ABEF」「物理学演習I，II」「工業力学及演習」などの科目により，速度と加速度，質点に働く力と運動法則，剛体の運動，仕事とエネルギー，運動量と力積の基本事項と「機構学及演習」で機械の構造と運動について習得しておく必要がある．

本科目の修得後は，「機械振動学」でさらに振動について詳しく学習する．また，機械の運動を取り扱う他の専門科目の基礎となる．

授業の方法とねらい

＜授業のねらい＞
　機械力学は機械の稼動時に生ずる問題を扱う学問である．機械の主要な機構と問題点について講義と演習を行い，機械の設計のための基礎的知識を身につけることを目的とする．以下に具体的な努力目標を示す．
1. ピストンークランク機構の慣性力とつりあわせ原理を理解し説明できる．
2. 動力伝達機構の関係式と等価モデルを理解し説明できる．
3. 回転機械のつりあわせについて理解し説明できる．
4. 回転機械のふれ回り危険速度について理解し説明できる．
5. １自由度系の振動現象についての基本事項を理解し説明できる．

＜具体的な学習・教育到達目標＞
＜学位授与の方針＞
２．専門分野の知識の修得
(2-1)　学部学科毎に示された専門分野の基礎知識を修得している

（学習・教育到達目標）
　機械システム工学の学習・教育到達目標　(D)機械工学ならびにシステム工学とそれらの融合領域に体系づけられた専門知識とそれらを応用する能力を身につけた技術者の育成のため，機械工学の主要分野の「機械力学」の基礎知識を身につけ，それとシステム工学の主要分野に関連した知識を修得するため，前述の具体的な努力目標を学習・教育到達目標とする．これは，学位授与の方針の(2-1)学部学科毎に示された専門分野の基礎知識を修得していることに対応する．

AL・ICT活用

反転授業

第1回

授業形態

対面

事前学習

物理学や工業力学の内容の中で，力のつりあい，ニュートンの運動法則，質点の直線運動と円運動，瞬間中心，加速度の表現，運動量と力積，回転の運動方程式，代表的な形状の慣性モーメント，角運動量と角力積および角運動量保存則，振動学について復習しておく．

3時間

授業内容

1. ガイダンスと機械力学の基礎１(13講と14講)　はじめに「機械力学」の位置づけ，学習内容，他の科目との関連について示す．次に「機械力学」の学習に必要な「物理学」「工業力学」などの学習内容についての演習を行い，基礎的な事項の確認と整理を行う．主な内容は，力のつりあい，ニュートンの運動法則，質点の直線運動と円運動，瞬間中心，加速度の表現，運動量と力積，回転の運動方程式，代表的な形状の慣性モーメント，角運動量と角力積および角運動量保存則，振動学である．
努力目標：質点系の運動についての基礎的な事項の確認と理解

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．また，理解不十分な点についても物理学や工業力学の内容を復習し，理解を確実なものとしておく．さらに，教科書の13講と14講の実施していないところを予習しておく．

5時間

第2回

授業形態

対面

授業内容

2. 機械力学の基礎２(13，14講と15講)　質点系の運動についての演習問題の確認を行い，より理解を深める．次に剛体の運動について確認し，演習を行う．また，往復機械の動力学の学習準備のための演習課題を確認する．
努力目標：演習問題の解答を確認し，機械力学の学習で必要とする基礎的な事項を確認し，理解する．

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．授業中の演習に加え，関連問題１と類似問題を解き，理解を深める．また，ピストンークランク機構の作図課題を行い，運動のイメージをつかみ，理解を深める．課題はレポートとして提出を求めるので，表紙のチェクシートをしっかり記入して進めること（提出期日については授業で指示する）．さらに，配付資料と教科書57-58ページの15.1節までを予習し，不明な点を確認しておく．

6時間

第3回

授業形態

対面

授業内容

3. 往復機械の動力学(15講)　往復運動と回転運動の変換機構として利用される代表的なピストンークランク機構の運動について学習する．
努力目標：１気筒のピストンの往復運動の慣性力についてよく理解する．

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．また，配付資料の式の導出を確認し，授業の復習を行う．ピストンークランク機構の作図課題を完了し，運動のイメージをつかみ，理解を深める．課題はレポートとして提出を求める．表紙のチェクシートをしっかり記入すること．また，提出時に解説するので，内容を確認し，不十分な点を補うこと．（提出期日については授業中の指示に注意する）
　さらに，教科書58-62ページを予習．配付資料の内容を確認し，後半の内容を確認する．また，2気筒と4気筒の動きを実際に作図して確認する．

6時間

第4回

授業形態

対面

授業内容

4. 直列形機関と多列形機関のつりあわせ(15,講，16講)　シリンダーの向きが同じ直列形２気筒と４気筒エンジンの慣性力のつりあわせ方法を２ストロークサイクルと４ストロークサイクルについて学習する．次に，多列形機械の例として水平対向エンジンのシリンダー列が複数ある多列形機関の慣性力のつりあわせ方法を学習する．
努力目標：２ストロークサイクルと４ストロークサイクルの違いを理解し，直列形機関のつりあわせ原理が異なることを理解する．さらに，多列形機関の場合の違いを理解する．

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．配付資料の内容を確認し，不足部分について図を完成し，理解を深める．授業中の演習に加え，関連問題２と類似問題を解き理解を深める．
　さらに，教科書の62-63ページを予習．工業力学の剛体の回転運動について確認する．

5時間

第5回

授業形態

対面

授業内容

5. 変速機による動力伝達(16講)　変速機による動力伝達についての関係式とその１軸等価系について学習する．これは歯車の動力伝達の基礎となる．
努力目標：変速機の関係式と等価モデルを理解する．

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．配付資料の式の導出を確認，理解を深める．授業中の演習に加え，関連問題３と類似問題を解き理解を深める．
　さらに，教科書の64-65ページを予習．工業力学の回転運動の基礎について確認する．

5時間

第6回

授業形態

対面

授業内容

6. 回転機械のつりあわせ(17講)　タービンなどの回転機械の静つりあいと動つりあいの意味と関係式について学習する．
努力目標：回転機械のふつりあいについての関係式を理解する．

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．授業中に行ったつりあわせの基礎問題の内容を全て確認し，理解を確実なものにする．また，それに基づき配付資料の式の導出を確認し，理解を深める．
　さらに，教科書16講まで，授業中の演習に加え，関連問題3と類似問題を確認し，まとめ資料を作成し，理解を確実なものとする．

6時間

第7回

授業形態

対面

授業内容

7. まとめ　授業内での中間試験を行い，今までのまとめを行う．また，回転機械のつりあわせについて授業を進める．
努力目標：今までの内容をまとめ達成度を確認する．

事後学習・事前学習

中間試験の内容を確認し，理解不十分な点を補う．また，理解不十分な点については関連問題と類似問題を再度解き，理解を確実なものとする．中間試験の結果については，授業の中で説明する．
　さらに，配付資料の不十分な点を全て補い，関連問題と類似問題を確認する．

6時間

第8回

授業形態

対面

授業内容

8. 回転機械のまとめ(17講)　今までの回転機械のまとめを行い，整理する．
努力目標：回転機械のつりあわせについて理解を深める．

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．回転機械の最終のまとめを行う．
　さらに，教科書は19講に飛び，70-74ページを予習する．また工業力学や物理学の振動問題について確認する．

5時間

第9回

授業形態

対面

授業内容

9. １自由度系の振動モデルと運動方程式(19講)　ばねと質量からなる１自由度系の運動方程式の立て方とその解法を学習する．
努力目標：１自由度系の振動現象についての基本的な事項を理解する．

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．　今後の授業の基礎となる．授業内容を確認し，運動方程式の立て方，振動問題の考え方について十分に理解する．関連問題４の問24〜30問を解き，理解を深める．
　さらに，教科書65-66ページ17.3節に戻る．材料力学のはりの曲げ問題について確認する．

5時間

第10回

授業形態

対面

授業内容

10. 回転機械のふれ回り危険速度(17講)　　回転機械のふれ回りの運動方程式を求め，固有振動数と危険速度との関係を学習する．
努力目標：回転機械のふれ回り危険速度の現象を理解し，求め方を学習する．

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．また，授業の内容を確認し，関連問題3bの問16〜19を解き，理解を深める．配付資料の内容を確認し，危険速度と共振現象について理解し，はりのばね特性ついて材料力学の学習内容と併せて理解を確実なものとする．
　さらに，教科書67-68ページ18.2節までを予習する．材料力学の棒のねじりについて確認する．

5時間

第11回

授業形態

対面

授業内容

11. 回転機械のねじり危険速度(18講)　ねじりのばね定数の概念を定義し，回転機械のねじりの運動方程式の求め方を学習する．
努力目標：回転機械のねじりの危険速度の求め方を理解する．

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．棒のねじりについて確認し，運動方程式と共振についても理解を確実にする．授業中の演習に加え，関連問題4の問20〜21を解き，理解を深める．
　さらに，教科書68-69ページ18.3節を予習する．歯車の伝達機構の１軸等価モデルの考え方を復習しておく．

5時間

第12回

授業形態

対面

授業内容

12. 歯車の動力伝達(18講)　２軸の歯車やベルトを介した動力伝達機構の運動方程式について学習し，等価な１軸系へのモデル化が可能であることを示す．最後に，今までの講義内容を整理し，「機械力学」の基本事項の復習とまとめを行う．
努力目標：歯車の動力伝達機構の等価モデルについて理解する．

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．軸のばね特性を考慮した歯車機構の考え方を確認し，理解を確実にする．関連問題4の問22,23を解き，理解を深める．
　さらに，今までの授業の内容と，理解不十分な点を再度確認する．たとえば，教科書の例題，関連問題，類似問題を確認し，実際の理解度を確認する．

6時間

第13回

授業形態

対面

授業内容

13. １自由度系の振動問題(20講，21講)　ばねと質量からなる１自由度系の減衰振動と強制振動について学習する．
努力目標：19講で学習した内容に加え，１自由度系の振動現象についての基本的な事項を理解する．

事後学習・事前学習

授業と演習内容を確認し，演習を完了していない場合は，指示に従って次回までに実施してレポートとしてまとめる．1自由度系の振動問題の内容を確認し，理解を確実にする．

5時間

第14回

授業形態

対面

授業内容

14. 総合演習　　今までの講義内容を整理し，「機械力学」の基本事項の復習とまとめを行う．
努力目標：学習内容を確認し，理解を確実なものにする．

事後学習・事前学習

今までの授業の内容と，理解不十分な点を再度確認する．たとえば，教科書の例題，関連問題，類似問題を確認し，最終演習で解くことができたかを踏まえて，実際の理解度を確認する．

3時間

第15回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

15. 授業の振り返り　今まで学習してきた内容をまとめ，重要な項目について再確認を行う．理解不十分な点を確認し，理解を深める．

事後学習

授業の振り返り内容を確認し，理解不十分な点を補い，理解を確実なものとする．

2時間

成績評価の方法

授業に出席し演習を行うことが重要である．成績評価の前提とする．演習課題実施状況（40%），授業時間内に実施する中間試験（30%)と，定期試験期間内に実施する期末試験（30%）の結果を基に，理解度をA+，A，B，C，D，FのGradeで評価する．Grade D以上に単位を認める．
学習・教育到達目標 Dの内，機械工学の主要分野の中で「機械力学」の分野の基礎的な知識は，上記の評価基準を満たせば修得することができる．また，システム工学の主要分野と「機械力学」の関連も修得することができる．

受講生へのフィードバック方法

演習を行うことで，授業内容の理解を確認する．講義の中で補足説明を行う．中間試験については，十分な確認を行い，理解を確実なものにする．

教科書

「機械力学　機構・運動・力学」三浦宏文他著（朝倉書店）

参考書

「機械力学」辻岡康著（サイエンス社）
「基礎振動工学（第3版）」横山，日野，芳村共著(共立出版)
「詳解　工業力学」入江著（理工学社）
「工業力学」青木，木谷共著（森北出版）

オフィスアワー

火曜日13:30〜14:00新宿キャンパス高層棟1772室または1863室（機械力学研究室）．

受講生へのメッセージ

１，２年で学習した物理学，力学系の科目の復習を履修前にしておくこと．特に，質点系の運動と剛体の運動が基礎となるので重要である．また，いわゆる四力の内の１科目として他の専門科目の基礎となる科目である．しっかり学習すること．授業のはじめに物理学と工業力学の中で機械力学に関連する内容の確認試験を行う．準備をしておくこと．また，演習課題を行うことで自分の理解度を確認し，より理解を深めてもらいたい．演習問題については，他の類似問題にも挑戦し，分かったところと，分からなかったところを確認し，次の授業に臨んでもらいたい．さらに説明後に改めて問題を見直し，確実に理解するように努力してもらいたい．

実務家担当科目

実務家担当科目ではない

実務経験の内容

教職課程認定該当学科

機械システム工学科

その他の資格・認定プログラムとの関連

シラバス情報