デザイン工学部Faculty of Enginneering and Design
CST200NC(土木工学 / Civil engineering 200)水理学1及演習YTheory and Practice of Hydraulics 1
鈴木 善晴Yoshiharu SUZUKI
授業コードなどClass code etc
学部・研究科Faculty/Graduate school | デザイン工学部Faculty of Enginneering and Design |
添付ファイル名Attached documents | |
年度Year | 2021 |
授業コードClass code | B3607 |
旧授業コードPrevious Class code | |
旧科目名Previous Class title | |
開講時期Term | 春学期授業/Spring |
曜日・時限Day/Period | 木4/Thu.4,木5/Thu.5 |
科目種別Class Type | |
キャンパスCampus | 市ヶ谷 |
教室名称Classroom name | |
配当年次Grade | |
単位数Credit(s) | |
備考(履修条件等)Notes | |
他学部公開科目Open Program | |
他学部公開(履修条件等)Open Program (Notes) | |
グローバル・オープン科目Global Open Program | |
成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
成績優秀者の他学部科目履修(履修条件等)Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
SDGsCPSDGs CP | |
アーバンデザインCPUrban Design CP | |
ダイバーシティCPDiversity CP | |
未来教室CPLearning for the Future CP | |
カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
千代田コンソ単位互換提供(他大学向け)Chiyoda Campus Consortium | |
選択・必修Optional/Compulsory | 必修 |
入学年度Admission year | |
カテゴリー(2023年度~)Category (2023~) | |
カテゴリー(2019~2022年度)Category (2019~2022) |
都市環境デザイン工学科 専門科目 基礎科目 |
カテゴリー(招聘学科)Category | 都市 |
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Outline (in English)
This course is designed to teach scientific fundamentals of water flow mechanisms necessary for solving engineering problems in rivers, oceans, aquifers, waterworks, sewers and more. The course is taught through a combination of lectures and exercises so that students enrich their understanding of basic hydraulics as well as learn how to apply the techniques to engineering practices. Students are expected to deeply understand the scientific meaning of hydraulic theory and formulae and stretch their imagination on how hydrodynamics is involved in various phenomena in nature. Through this style of learning, students will gain valuable insight into the world of hydraulics.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的(何を学ぶか)Outline and objectives
河川・海洋・地下水・上下水道などに関連した水工学分野の学習に欠かすことの出来ない「水の流れの原理」を学ぶ基礎科目で,講義と平行して問題演習を数多くこなし基礎知識の定着を目指すとともに,それらの知識が水工学上の問題に対してどのように応用されるかを学習する.いくつかの重要な公式や専門用語を単に覚えるだけではなく,それらの意味するところをよく理解するとともに様々な水理現象に関するおよそのイメージを掴むことで,水理学の面白さや巧妙さを実感して欲しい.
到達目標Goal
都市環境デザイン工学科の「学習・教育到達目標(JABEE)」における割合は,C(工学基礎学力):20%,D(専門基礎学力):50%,E(専門知識の活用・応用能力):30%である.具体的には,①問題演習を繰り返すことで,水工学分野の専門学習に耐えうる十分な基礎知識と応用力を習得する(D,E),②技術者に必要な新たな専門知識を独力で習得できるだけの基礎的素養を身に付ける(C),などが本授業における到達目標となる.
【修得できる能力】*【修得できる能力】*
- (A)歴史・文化・自然の理解・尊重:
- (B)技術者倫理:
- (C)工学基礎学力:20%
- (D)専門基礎学力:50%
- (E)専門知識の活用・応用能力:30%
- (F)総合デザイン能力:
- (G)コミュニケーション能力:
- (H)継続的学習能力:
- (I)業務遂行能力:
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか(該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連)Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
デザイン工学部建築学科ディプロマポリシーのうち、「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)(学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. )
〔オンライン授業の実施にともない,授業の進め方・授業計画・時間外学習の内容を適宜変更する(授業開始前にメール配信される,学習支援システムからのお知らせに注意すること)〕
〔課題等に対するフィードバックは,学習支援システムからの配信またはZoomによるリアルタイム配信により行う予定〕
指定テキストや配付資料を用いた講義および問題演習を行う.前半は,次元や単位系,水の密度と比重など高校における学習内容の復習を含む物理の基礎について学習するとともに,完全流体の力学やベルヌーイの定理などの水理学の基礎的内容を理解・習得する.また後半は,管水路の流れや開水路の流れなど実在流体の力学について学習し,水工学上の具体的応用例の理解や計算力の習得を目指す.
2コマの授業時間のうち,基礎知識と例題の解説に1コマ,問題演習およびその解説に1コマ程度の時間配分で授業を実施する.はじめに配付資料に基づいて各テーマの要点について解説したうえで,いくつかの例題を取り上げてその解法について説明する.次にプリントを配付して問題演習を行い(配付資料や教員からのヒントを参照しながら各自で解答),しばらく時間をおいた後にその解法について概説する(説明を聞きながら各自で自己採点).
課題として各回の学習内容に関する宿題レポートを課すとともに,第1回から第6回までのまとめ及び復習として第8回に中間試験,全体のまとめ及び復習として期末試験を実施する.
アクティブラーニング(グループディスカッション、ディベート等)の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク(学外での実習等)の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
①:水理学の基礎
次元と単位系,絶対単位系と工学単位系,水の密度と比重,流体の粘性と圧縮性
②:静水力学(1)
静水圧の基礎,絶対圧とゲージ圧,パスカルの原理,マノメータ
③:静水力学(2)
鉛直平面および傾斜平面に働く静水圧,図心と断面二次モーメント
④:静水力学(3)
曲面に働く静水圧,浮体の安定,重心と浮心,アルキメデスの原理
⑤:完全流体の力学(1)
流体運動の基礎,流線・流跡線の方程式,ベルヌーイの定理,連続の式,1次元解析法
⑥:完全流体の力学(2)
ベルヌーイの定理の応用(ベンチュリ管,ピトー管,オリフィス,トリチェリの定理)
⑦:運動量の法則(1) 補足説明・復習(1)
運動量フラックス,検査領域と運動量方程式,第1回から第6回までの補足説明と復習
⑧:まとめ・復習
第1回から第6回までのまとめ及び復習として中間試験を実施
⑨:運動量の法則(2)
運動量の法則の応用(噴流が壁面に及ぼす力,流れが曲がり管に及ぼす力,跳水・段波)
⑩:管水路の流れ(1)
層流と乱流,エネルギー損失を考慮したベルヌーイの定理,摩擦損失・形状損失水頭
⑪:管水路の流れ(2)
ダルシー・ワイズバッハの式と摩擦損失係数,エネルギー線・動水勾配線,サイフォン
⑫:管水路の流れ(3) 開水路の流れ(1)
管水路の流れの応用(水車,ポンプ),開水路におけるベルヌーイの定理,常流と射流
⑬:開水路の流れ(2)
比エネルギーと限界水深,等流水深と限界勾配,マニングの流速公式,漸変流の水面形
⑭:開水路の流れ(3) 補足説明・復習(2)
開水路の流れの応用(跳水,経済断面),第9回から第13回までの補足説明と復習
授業時間外の学習(準備学習・復習・宿題等)Work to be done outside of class (preparation, etc.)
各回の学習内容に関する宿題レポートに取り組み,次回授業の開始前に提出すること.本授業の準備学習・復習時間は各2時間を標準とする.
テキスト(教科書)Textbooks
下記のテキストを購入した上で,毎回の授業時に必ず持参すること.
・「水理学(土木・環境系コアテキストシリーズD-1)」,竹原幸生,コロナ社.
参考書References
必要に応じて授業の際に参考文献を紹介する.
成績評価の方法と基準Grading criteria
〔オンライン授業の実施にともない,成績評価の方法およびその基準を適宜変更する(授業開始前にメール配信される,学習支援システムからのお知らせに注意すること)〕
課題点(演習問題および宿題レポートへの取り組み状況)20%,中間試験(第6回までの範囲から出題)30%,期末試験(全範囲から出題)50%として,その合計点により評価を行う.原則として,合計点が60点以上70点未満はC(C-,C+を含む),70点以上80点未満はB(B-,B+を含む),80点以上90点未満はA(A-,A+を含む),90点以上はSとして評価する.
ただし,(各回2コマとして)全28コマの講義のうち欠席回数が6コマを超えた場合,あるいは期末試験を欠席した場合は単位取得を認めない(評価DまたはEとする).本授業では,特別な事情がない限り追試験を実施しない.また,遅刻2回ごとに欠席1コマの扱いとする.
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
特になし
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
毎回実施する問題演習や中間試験・期末試験の際に「関数電卓」が必要となる場合があるので必ず持参すること(持参し忘れた場合も電卓の貸与はしない).
その他の重要事項Others
交通機関の遅延による遅刻,学生証の持参忘れやタッチ忘れについては,それぞれ原則1回のみ配慮する(2回目以降の申し出は特別な事情がない限り無効とし,遅刻または欠席扱い).