平成26年度 学習支援計画書 再生紙を使用しています。 授業科目区分 科 目 名 単 位 科目コード ロボット基礎力学Ⅱ Engineering Mechanics II 専門教育課程 専門科目 専門 担当教員名 研究室 開講時期 履 修 方 法 ２期（後学期） 2 内線電話番号 E205-01 修学規程第４条を参照 電子メールＩＤ オフィスアワー 授 業 科 目 の 学 習 教 育 目 標 キーワード 学習教育目標 1 運動方程式 力学は機械工学の基本である。「ロボット基礎力学Ⅰ」では、質点や剛体に作用する力の 2 慣性モーメント 釣り合いなどの静力学を主として学習した。本講義ではその基礎をふまえ、「ニュートンの 3 運動量 運動方程式」から始める。質量のある質点や剛体は外から力やトルクを受けるとどのような 4 エネルギー 運動をするか、すなわち、動力学の基礎について学習し、解析力学の初歩も扱う。この科目 5 摩擦 は以降の専門基礎科目の諸力学の理解に不可欠であり、ロボットに代表される複雑な機械の 設計、解析に必要な知識を得ることができる。 授業の概要および学習上の助言 力学の履修に当たっては、用語や数式図表の意味をよく理解し、自力で演習問題を解くことが大切である。 下記の項目について学習する。 １．運動と力 ２．ニュートンの運動方程式 ３．質点と剛体の運動 ４．衝突の力学 ５．仕事、エネルギー、動力 ６．簡単な機械と機構の力学 ７．振動 ８．解析力学の初歩 授業明細については、授業の曜日、授業の理解度、進捗状況に応じて変更する場合がある。 【教科書および参考書・リザーブドブック】 教科書：機械の基礎力学[コロナ社] 参考書：考える力学[学術図書出版社]、解析力学の基礎[技術評論社]、力学と微分方程式[数学書房]、物理学の基礎[1]力学[ 培風館]、新・物理入門[駿台文庫株式会社]、Engineering Mechanics, Volume 2, Dynamics[John Wiley and Sons] ﾘｻﾞｰﾌﾞﾄﾞﾌﾞｯｸ：指定なし 履修に必要な予備知識や技能 工学基礎の数学（とくに運動方程式の記述と解析のための道具として微分・積分やベクトルの内積・外積計算は特に重要で あり、使いこなせるように準備しておく必要がある）および、物理（モーメントの概念や放物運動などの運動学）を復習して おくこと。 学科教育目標 （記号表記） № 学生が達成すべき行動目標 ① I ② I 簡単な機械モデルに対して運動方程式を立て、それを解くことによりその機械モデルの動的挙動を説明できる。 ③ I 簡単な機械モデルに対して回転体のつりあいを考慮した設計ができる。 ④ I 運動量の保存則を利用して衝突現象を解析できる。 ⑤ I エネルギー保存則を利用して簡単な機械モデルの動的挙動を説明できる。 ⑥ I 簡単な機械モデルについて摩擦を考慮して解析を行うことができる。 簡単な機械モデルの慣性モーメントを計算することができる。 達 成 度 評 価 評価方法 試 験 クイズ 小テスト 40 30 30 0 0 0 0 100 知識を取り込む力 20 15 10 0 0 0 0 45 思考・推論・創造する力 20 15 10 0 0 0 0 45 コラボレーションとリーダーシップ 0 0 0 0 0 0 0 0 発表・表現・伝達する力 0 0 5 0 0 0 0 5 学習に取組む姿勢・意欲 0 0 5 0 0 0 0 5 指標と評価割合 総合評価割合 成果発表 レポート （口頭・実技） 総合力指標 ※総合力指標で示す数値内訳は、授業運営上のおおよその目安を示したものです。 1 作 品 ポートフォリオ その他 合 計 E205-01 評価の要点 評 価 方 法 試 験 クイズ 小テスト レポート 行動目標 評 価 の 実 施 方 法 と 注 意 点 ① レ 学期末に達成度確認のための試験を実施する。直前の復習では公式の暗記ではなく、その公式の背景にあ ② レ る考え方を理解して運動方程式を立てて、公式を導出することが出来るように訓練しておく必要がある。 ③ レ ④ レ ⑤ レ ⑥ レ ① レ ② レ ③ レ ④ レ ⑤ レ ⑥ レ ① レ ② レ ③ レ ④ レ ⑤ レ ⑥ レ ① 授業の理解度をあげるために頻繁に、15分程度のクイズなどを行なう。 演習問題の解答を作成し、レポートとして提出する。 ② 成果発表 （口頭・実技） ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② 作 品 ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ポートフォリオ ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② その他 ③ ④ ⑤ ⑥ 具体的な達成の目安 理想的な達成レベルの目安 ①様々な機械モデルの慣性モーメントを慣性モーメントの定義 より計算することができる。 ②様々な機械モデルに対して運動方程式を立て、それを解くこ とによりその機械モデルの動的挙動を説明できる。 ③運動量の保存則を利用して様々な衝突現象を解析できる。 ④エネルギー保存則を利用して様々な機械モデルの動的挙動を 説明できる。 ⑤エネルギーと一般化座標からラグランジュの方法で運動方程 式を立てることができる。 標準的な達成レベルの目安 ①基本的な図形が組み合わさった図形についての慣性モーメン トを計算することができる。 ②斜面での剛体のすべり運動や円筒の回転運動に対して運動方 程式および運動に関連する式を立てることができる。 ③直線上の2体の向心衝突について運動量保存の式を立て、衝 突後の速度を求めることができる。 ④斜面での剛体のすべり運動や単純なばねの伸び縮みについて 力学的エネルギー保存の式を立てることができる。 ⑤ラグランジュの運動方程式の意味を理解できる。 2 E205-01 授業明細表 ＣＬＩＰ学習プロセスについて 一般に、授業あるいは課外での学習では：「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、 推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、ＧｏｏｄＷｏｒｋ！」：のようなプロセス（一部あ るいは全体）を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動ください。 ※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間 （例えば2単位16週科目の場合、予習2時間・復習2時間／週）を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。 回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題(予習・復習) 配布する学習支援計画書を基に科目の学習目標、概要 や行動目標を理解する。特に、この科目がロボティク ス学科の教育目標のどの部分を担っているか、具体的 な達成レベルの目安を理解する。動力学と静力学の違 いは何かを理解する． ガイダンス 講義と質疑 今後の授業計画の参考とする ために，数学の基礎知識を測 定する． ロボティクス学科の教育目標と本 科目との関連を理解する。 ロボット基礎力学Ⅰの復習 講義内容・クイズの復習 90 剛体の平面運動，回転運動 座標系と相対運動 講義と質疑 ロボット基礎力学Ⅰの復習 講義内容・クイズの復習 90 講義と質疑 講義内容・クイズの復習 90 / 慣性モーメント 質点・連続体の慣性モーメント 角運動方程式 講義と質疑 講義内容・クイズの復習 90 / エネルギーと仕事（１） 仕事・運動エネルギー エネルギー原理 エネルギーと仕事（２） 力学的エネルギー保存の法則 講義と質疑 講義内容・クイズの復習 90 運動量と力積 角運動量と角力積 講義と質疑 講義内容・クイズの復習 90 質点系の運動 衝突する質点系の運動 全運動量・全角運動量 講義と質疑 講義内容・クイズの復習 90 総合演習 演習と質疑応答により， 前半の振り返りを行う． 講義内容・クイズの復習 90 中間試験 学力試験 理解度を確認し，中間期の振 り返りを行う． 試験準備 180 【解析力学】 ニュートンの運動方程式の変形 運動量と運動エネルギー 講義と質疑 微積分の復習 講義内容・クイズの復習 90 【解析力学】 ラグランジュの運動方程式 講義と質疑 微積分の復習 講義内容・クイズの復習 90 【解析力学】 座標の変換 極座標表示における ニュートン・ラグランジュの運動方程式 講義と質疑 微積分の復習 講義内容・クイズの復習 90 【解析力学】 変分原理とハミルトンの原理 一般化座標，一般化力，一般化運動量 講義と質疑 微積分の復習 講義内容・クイズの復習 90 総合演習 これまでの範囲の復習 講義と質疑，演習，発表 講義全体の復習 90 達成度確認試験 学力試験 全学習範囲について理解度を確認 する． 90 自己点検 全体の振り返りを行う． 日付 1 / 時間(分)※ 微分積分学・ベクトル計算の復習 変位，速度，加速度と微積分の関係 ニュートンの法則と運動方程式 2 / 3 4 5 / 6 / 7 / 8 / 9 / 10 / 11 / 12 / 13 / 14 / 15 / 16 / 学習目標を達したかを自分で 点検し，不足している部分が あれば休暇中に復習する． 3 *
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