授業科目名 年度 学期 開講曜日・時限 学部・研究科 全担当教員 単位数
32941:[2025 秋セメスター]力学Ⅲ (B5) 2025 秋セメスター 金3 理工学部 鳥山 寿之 2

キャンパス

BKC

授業施設

フォレストハウス３０６号教室

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

力学IIIでは、主に剛体の力学の基礎を学習します。力学IIで学習した並進運動に対するニュートンの運動方程式に加えて、回転運動に対するオイラーの運動方程式を導入します。授業の内容は指定教科書に沿って進めますが、力学に回転運動を導入することにより、これまでの力学に比べて数学的な記述がやや複雑になります。講義では、数式の複雑さに圧倒されないように、また物理的な本質を見失わないように、解説を心がけるつもりです。オイラーの運動方程式に対する質の良い理解は、技術者として機械工学の諸問題を解決する上で必要不可欠です。機械工学の分野では、地球の自転や旋回運動によるタービン発動機が受ける力の算出、衛星の姿勢制御、ジャイロコンパスなど、重要で興味深い機械の回転運動を計算する原理となります。

受講生の到達目標

以下の4項目を到達目標とします。

[1]角運動量ベクトルの時間変化には外力のモーメントベクトルの作用が必要であることが理解できる。
[2剛体の慣性モーメントおよび慣性乗積と角運動量ベクトルの関係を理解し、基本的な幾何形状計算に応用できる。
[3]オイラーの回転の運動方程式の物理的意味を理解することにより、運動座標系を基準とする剛体の角速度ベクトルと角運動量ベクトルの関係が理解できる。
[4]オイラーの回転の運動方程式をタービンローターなどの機械工学の基礎問題に適用できる。

事前に履修しておくことが望まれる科目

力学I、力学IIは必須です。力学I,IIで学習した水準のベクトル解析の基礎を身につけておくことが望ましいです。

授業スケジュール

授業回数/
担当教員（複数担当の場合） 		テーマ
キーワード・文献・補足事項等
-

+R授業対象科目。第7回講義とは別に、第7回から第8回の間に+R授業を実施。詳細はmanaba+Rを参照。

1　

剛体の運動１

固定軸回りの回転運動
角速度ベクトルの理解

2　

剛体の運動２

一般の空間座標
座標の回転に伴う単位ベクトルの時間変化の理解

3　

質点系の力学1

質点系や剛体の運動における外力と内力の役割の理解

4　

質点系の力学2

角運動量ベクトルとモーメントベクトルの関係の理解

5　

剛体の動力学1

固定軸を有する剛体の運動に対して、
剛体の慣性モーメント、角速度ベクトル、角運動量ベクトルの関係の理解

6　

剛体の動力学2

慣性モーメントの物理的意味の理解
基本図形の慣性モーメント計算法の理解

7　

剛体の動力学3

慣性モーメントと慣性乗積の物理的意味とそれらの座標変換の理解

8　

剛体の動力学4

慣性モーメントと慣性乗積の物理的意味とそれらの座標変換の理解（続き）

9　

中間検証到達度検証

対面講義での課題問題への回答

10　

剛体の動力学5

オイラーの運動方程式の導出の理解

11　

剛体の動力学6

オイラーの運動方程式の解の導出によるジャイロスタットの力学の理解

12　

剛体の動力学7

オイラーの運動方程式の修正によるジャイロスコープの運動の理解

13　

剛体の動力学8

ジャイロスコープのジャイロ効果
オイラーの運動方程式により記述される機械

14　

最終到達度検証

対面講義での課題問題への回答

授業実施形態

全て対面講義です。

授業外学習の指示

各章の章末の演習問題と例題は全問自らの手で解いてください。指定教科書には詳しい解答がついていますので、自習に最適です。よい問題をごまかすことなく解くこと以外に、力学を理解する道はありません。

成績評価方法

種別 割合(%) 評価基準等
定期試験（筆記） 0

レポート試験
（統一締切日を締切とするレポート）		 0

上記以外の試験・レポート、平常点評価
（日常的な授業における取組状況の評価）		 100

合計2回の中間到達度検証と最終到達度検証の講義時間内で、出題される課題への回答状況に基づき、総合的に評価します。ただし、インフルエンザやコロナ感染状況等により対面講義が成立しない場合は、日常点評価としての中間と最終の到達検証を対面よる課題回答からWEBによるレポート課題に変更する場合があります。その場合は事前にアナウンスします。

成績評価方法(備考)

受講および研究に関するアドバイス

力学IIIでは、回転の運動方程式を導入するため、力学の数学的な記述がやや複雑になります。講義では、教科書の式の導出で学生が理解することが難しそうな箇所や、つまづきそうな箇所を黒板を利用してやや丁寧に説明します。ノートをしっかりとってください。スマートフォン撮影の画像は、レポートや試験が終了したらほとんど利用価値がなくなります。撮影は遠慮してください。担当者からの強いお願いです。
機械工学における力学の重要性を学生さんに問いかけると、その演説は止まらなくなるほど重要なのです。それは、力学が実際の機械工学問題を解決するために、極めて実用的な側面を持つ学問であるからです。学生時代に可能な限り力学の質の良い理解を獲得しておくことが、将来への最も有効な準備の1つとなります。
講義では、剛体の力学の基礎事項を解説することにフォーカスします。そのため、授業時間内に演習問題を解説する時間は限定されます。個人が教科書の演習問題を自主的に解くことを期待します。

教科書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
工業力学・第2版 入江敏博・山田元 オーム社 978-4-274-22294-8

教科書(使用頻度、その他補足)

参考書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
詳解工業力学 入江敏博 オーム社 9784274219559 教科書の演習問題として利用できる
Vector mechanics for engineers : statics and dynamics Beer, Ferdinand Pierre, and Staab, George H. McGraw-Hill Higher Education 007230491X ベクトルを基礎に力学の工学応用がよく書かれている名著

参考書(使用頻度、その他補足)

指定教科書と同じレベルの教科書は多数あり、担当者が一概に推薦することは難しいです。Beer, Ferdinand Pierre, and Staab, George H.のテキストは名著ですが、分量も多く、学生が初めから最後まで完読することは骨でしょう。しかしながら、このような事情があっても、将来繰り返し利用する立場から、Vector mechanics for engineers : statics and dynamics を推薦しておきます。

参考になるwwwページ

授業内外における学生・教員間のコミュニケーションの方法

manaba+R,学生との直接対話,その他(教員より別途指示）

備考


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URL:https://secure.ritsumei.ac.jp/students/pathways-future/course/curriculum.html/