2010年度、流体力学、学期末課題レポート

　今学期は、学期末試験にかえて、以下の学期末課題レポートによって成績を採点する。

学期末課題レポートは、以下の3部構成とする。
本レポートは、「コピーアンドペースト」の弊害を避け、実際に手を使う学習効果を考慮して、A4のレポート用紙に横書き、かつ、「手書き」とする。
項目、1、2について、インターネット上の情報の丸写しは、減点の対象とする。できるだけ、印刷物となっている、教科書、参考書、などを活用すること。
また、レポートの最後には、参考文献一覧をつけること。

提出は、7/16 の講義開始時とする。提出されたレポートの内容が不十分な者には、追加のレポートを課す場合がある。

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学期末課題レポートの構成

1. 用語解説
以下の流体力学に関する用語について、それぞれ、文章、数式、図等を用いて、詳しく説明せよ。

1.1 パスカルの原理

1.2 静圧、動圧、全圧力

1.3 流速、断面積、流量

1.4 ペルヌーイの定理

1.5 粘性係数、動粘性係数、レイノルズ数

1.6 ダルシー・ワイズバッハの式

1.7 粘性底層、バッファ領域、乱流領域

1.8 揚力、抗力

1.9 カルマン渦

1.10 ナビエ・ストークスの方程式


2. 流体力学の偉人
講義でとりあげた、以下の、流体力学の研究に貢献のあった偉人について、その略歴、主な業績などについて、解説せよ。

2.1 ダニエル・ベルヌーイ

2.2 ルートヴィヒ・プラントル


3. 課題図書
以下の、課題図書を、購入、精読し、内容を要約せよ。また、特に印象に残った部分について、詳述せよ。

「流れの法則」を科学する
伊藤慎一郎 著
技術評論社

「流れの法則」を科学する ~数式なしで見える流体力学~ (知りたい!サイエンス 63) 伊藤 慎一郎 技術評論社 このアイテムの詳細を見る

講義 流体力学 補足：工学と微積分

　大学の工学系の学部では、理学部ほどでないにしても、一定の数学の力が必要である。とくに、工学系の中でも特に、「XXXX力学」といいわれる基礎的な科目においては、力学的な現象を扱う道具として、微積分の概念についての十分な理解、とくに「直感的な理解」が不可欠であと考えている。

　工学部では、
　「速度の微分は加速度ですね、さて、では、速度は何を微分したものですか？」
　と問われて、答えられないようでは困るのである。


　文部科学省による高校のカリキュラムの変遷のため、高校時代にあまり数学を学んでいない者、あるいは、他の専門分野からの編入者や科目履修者などの場合には、高校レベルの数学の復習も必要となる場合もある。

　このような場合には、以下にあげるような参考書を、段階的に読み直すことで、知識や理解を再構築することができよう。


[微積分の概念的な復習]

マンガ・微積分入門 (ブルーバックス) 岡部 恒治 講談社 このアイテムの詳細を見る

微積分に強くなる―その意味と考え方 (ブルーバックス 478) 柴田 敏男 講談社 このアイテムの詳細を見る

[高校から大学への数学の橋渡し]　特にオススメの一冊。

一冊でわかる 理系なら知っておきたい数学の基本ノート [微分積分編] 佐々木 隆宏 中経出版 このアイテムの詳細を見る

[高専、大学教養レベルの数学のまとめ]　特にオススメの一冊。

図解入門 よくわかる物理数学の基本と仕組み―物理、工学のための数学入門 (How‐nual Visual Guide Book) 潮 秀樹 秀和システム このアイテムの詳細を見る

[理工系のための数学としての微積分入門]

やさしく学べる微分積分 石村 園子 共立出版 このアイテムの詳細を見る

工科の数学 微分積分第2版 田代 嘉宏 森北出版 このアイテムの詳細を見る

　工学分野では、工学的現象とその物理学的なモデルあるいは数学的な表現の関係についての直感的な理解が重要である。上述の微積分の復習と並行して、物理学や古典力学についても、再度おさらいをすると相乗効果があるはずだ。


[様々な話題を物理的に解説した啓蒙書]　特にオススメの一冊。

物理を知れば世の中がわかる (PHPサイエンス・ワールド新書) 竹内 淳 PHP研究所 このアイテムの詳細を見る

[大学の一般教養としての物理の網羅的教科書]　特にオススメの一冊。

理工系物理学講義 加藤 潔 培風館 このアイテムの詳細を見る

[古典力学の演習書の定番]

演習力学 (セミナーライブラリ物理学 (2)) 今井 功,高見 穎郎,高木 隆司,吉沢 徴,下村 裕 サイエンス社 このアイテムの詳細を見る

講義: 流体力学 2010-02 補足: 春の読書

　理工系の大学生等で，高校の物理や化学について復習するための参考書については，前の記事で紹介した．


復習のための読み物

　中には，「実は中学の理科の物理や化学から怪しい」という場合もあるかもしれない．そのような場合には，以下の本を通読することを強くオススメする．

発展コラム式　中学理科の教科書　第1分野（物理・化学） (ブルーバックス) 講談社 このアイテムの詳細を見る

　理工系で必須の数学の中でも，微積分について，基本から復習したい場合には，以下の本をおすすめする．

微積分に強くなる―その意味と考え方 (ブルーバックス 478) 柴田 敏男 講談社 このアイテムの詳細を見る

流体に関係する読み物

自動車メーカーのエンジニアで，紙ヒコーキの世界大会の優勝経験者でもある筆者による，飛行の原理．

紙ヒコーキで知る飛行の原理 (ブルーバックス) 小林 昭夫 講談社 このアイテムの詳細を見る

地下を流れる水の流れ，地下水と地下水脈およびその循環についての入門書．

見えない巨大水脈　地下水の科学 (ブルーバックス) 日本地下水学会,井田 徹治 講談社 このアイテムの詳細を見る

機械工学についての読み物

これから学び始める機械系学科の一年生あるいは，機械工学をざっくり復習したい，3-4年生に，オススメの一冊．材料，工作，機構，熱，流体，制御等について簡単に概説している．
機械系学科の大学生には，この本のキーワードを「自分で説明できる」ようにしてほしい．

基礎から学ぶ機械工学 キカイを学んでものづくり力を鍛える! (サイエンス・アイ新書) 門田 和雄 ソフトバンククリエイティブ このアイテムの詳細を見る

講義: 流体力学 2010-02

　某大学での，流体力学の2回目．

　講義の主な内容は，例年どおり，以下のとおり．

　　偉人　アルキメデス
　　教科書
　　流体の物性
　　流体と個体
　　圧力と圧縮性
　　力と質量
　　密度と比重
　　宿題
　　参考書


[偉人アルキメデス]


(http://tombow-web.hp.infoseek.co.jp/gakusya/ より引用)

　この講義では，流体力学に功績があった歴史上の有名人，偉人についてのエピソードも紹介している．
　数学，特に幾何学の分野の業績が知られている，古代ギリシアのアルキメデスは，流体力学に関連する業績もある．
　流体(液体)中の物体にかかる浮力に関する性質は「アルキメデスの原理」として知られている．

　アルキメデスとその功績については，以下の文献に詳しい．

Wikipedia (jp)
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/アルキメデス
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/アルキメデスの原理
文教大学教育学部学校教育課程 白石和夫 先生のサイト
　　http://www.koshigaya.bunkyo.ac.jp/shiraish/sansuu00/15/shiryou15.htm
米国 ドレクセル大学，CHRIS RORRES 名誉教授のサイト
　　http://www.cs.drexel.edu/~crorres/Archimedes/contents.html

　特に，RORRES先生のサイトは，とても詳しいので，興味の有る人は是非一読されたい．


[アルキメデスの原理　浮力]

　「浮力」の釣り合いのについて(重力場での，液体と液体中の物体に加わる力の釣り合い)：

　浮力の大きさは，ある液体中で，物体がおしのけた液体の体積をVとすると，その体積V分の液体の重さと等しい．


　浮力と，物体の体積の関係を式に著すと(簡単のため液体が水の場合)

　　　F 　= 　-ρVg
　　　F:浮力[N]，ρ:水の密度[kg/m3]，V:物体の水没している部分の体積[m3]，g:重力加速度[m/s2]

　なおこの法則は水だけでなく，通常全ての流体について当てはまる．浮力の大きさは流体中にある物体の密度には関係しないが，流体よりも物体の密度が小さい場合には重力と浮力は釣りあう．すなわち

　　　ρVg　=　mg　　　m:物体の質量[kg]

　　m=ρVであるため，流体の密度ρが既知であればVを測定することで物体の質量を正確に知ることができる．
　あるいは，質量がわかっていれば，結果として，液体と物体の密度の比率を計測できる．

　浮力について，イメージとして重要なことは，「力の釣り合い」である．
　液体中のに物体がある(ある位置に浮いている)とき，そこで，物体が浮かんだり沈んだりしない，あるいは，膨らんだり縮んだりしない場合には，物体に加わる力は，釣り合っている．もし，釣り合っていないのなら，物体の移動や変形が発生する．
　この力の釣り合いについて，ピンとこない場合には，高校の物理からやりなおす必要があるかもしれない．


[春の読書]

　「流れの不思議」についてのレポート
　学生の「読書離れ」対策の一つとして，課題図書の通読とレポートを課している．
　課題図書「流れの不思議」を読んで，その概要と印象に残ったこと等を800文字程度レポートにまとめ，GWウィーク明けの 5/6 木曜日に提出すること．
レポートのスタイルは，いつものとおり，以下のとおり．

　　学籍番号　学年　学科　氏名　提出年月日
　　レポートの題目
　　まえがき
　　本文
　　　概要(本書の概要)
　　　印象に残ったこと
　　　その他
　　あとがき


[課題図書]

流れのふしぎ (ブルーバックス) 講談社 このアイテムの詳細を見る

[高校の物理を復習するための参考書]
高校の物理に自身のない者は，以下の参考書を通読することを強くオススメする．

新しい高校物理の教科書 (ブルーバックス) 講談社 このアイテムの詳細を見る

おまけ
[高校の化学を復習するための参考書]
上述の本を読んだら，物理だけでなく，化学も復習した方が良いだろう．

新しい高校化学の教科書 (ブルーバックス) 左巻 健男 講談社 このアイテムの詳細を見る

　

講義: 流体力学 2010-01 補足：参考書 さらに勉強を進めるために

　理学，工学分野の場合，学部での学習であっても，入門的な教科書，参考書だけではやはり，広さ，深さともに不十分な場合もある．

　入門的な本を有る程度読んで下地ができたら，網羅する範囲の広いもの，あるいは，細かい部分について詳しく解説されているもの，歴史的に定評のあるものなどにも目をとおしておきたい．


参考書：さらに勉強を進めるために
上記のような参考書を読み終わったあとで，さらに勉強を進めるための参考書

東大名誉教授、工学院大学名誉教授、工学院大学理事長の大橋 秀雄 先生の著作
少し古いが、機械系の学部レベルの網羅的な教科書

流体力学〈1〉 (1982年) (標準機械工学講座〈11〉) 大橋 秀雄 コロナ社 このアイテムの詳細を見る

文化勲章授章、東大名誉教授、工学院大学名誉教授　今井功先生の名著
完全流体、粘性流体、圧縮性流体の一部カバーする物理系の流体力学の教科書

流体力学 (物理テキストシリーズ) 今井 功 岩波書店 このアイテムの詳細を見る

文化勲章授章、東大名誉教授、工学院大学名誉教授 今井功先生の名著
物理系の流体力学の古典的名著：完全流体、非圧縮性粘性流体、遅い性流体、渦運動等について、物理現象と数学的モデルの対応を詳説

流体力学 (前編) (物理学選書 (14)) 今井 功 裳華房 このアイテムの詳細を見る

東京工業大学名誉教授 日野 幹雄 先生の名著
日本語で書かれた工学系流体力学の定番的教科書

流体力学 日野 幹雄 朝倉書店 このアイテムの詳細を見る

講義: 流体力学 2010-01 補足：参考書

　
　流体力学においては，法則や方程式も重要であるが，それ以上に，「流れの現象」そのものの，流れの運動のイメージの把握が重要であると考える．

　本来は，色々な実験や，流体現象の観察が必要であるが，カリキュラムの都合で，十分にそれらを行なうことができない場合も少なくない．
　そのような場合には，「流れの現象」やそのイメージについての理解を深めることができる入門的，啓蒙的な参考書に，目を通すことで，有る程度補うことができよう．
　また，新しい分野を勉強する場合，本格的な一冊の教科書に目を通す前に，入門的，啓蒙的な本に沢山目を通すと，頭の中にその分野の「下地」が比較的短時間で構築されるという効果がある．


参考書

様々な流体現象と流体力学について、気軽に勉強できる参考書
※版元品切れのものもあるが、古書でも入手をおすすめする。

表紙の画像なし

流れのファンタジー―写真がとらえた流体の世界 (ブルーバックス) 講談社 このアイテムの詳細を見る

パソコンで見る流れの科学　CD－ROM付 (ブルーバックス) 講談社 このアイテムの詳細を見る

謎解き・海洋と大気の物理 (ブルーバックス) 保坂 直紀 講談社 このアイテムの詳細を見る

いまさら流体力学? (パリティブックス) 木田 重雄 丸善 このアイテムの詳細を見る

おもしろ話で理解する流れ学入門 久保田 浪之介 日刊工業新聞社 このアイテムの詳細を見る

飛行機のしくみ―なぜ空を自由に飛べるのかをわかりやすい絵で一発解説! (ぶんか社文庫 ひ 7-1 ズバリ図解) 秀島一生 ぶんか社 このアイテムの詳細を見る

この他にも，講義の中で随時，参考書を紹介する．

講義: 流体力学 2010-01

　某大学での，流体力学の2010年度講義　

　例年どおり，最初は，ガイダンス的な内容も含めて以下について話をした．

　講師略歴
　授業のねらい
　授業計画
　受講者に求められること
　評価方法
　連絡先等
　教科書、参考書
　様々な流体力学の応用
　宿題

　「様々な流体力学の応用」については，我々の身の回りで使われている，様々な流体力学の原理，流体力学を活用した装置や機器について外観した．

　　輸送機械
　　流体機械
　　家庭電気
　　医療、バイオ
　　土木、建築
　　プラント、発電所
　　気象、海洋、河川、地学、地球物理
　　スポーツ
　　音
　　
　特に，家庭電気のトピックでは，ダイソンの掃除機，扇風機につて取り上げた．
　ダイソンの掃除機は，「旋回流」の原理を応用したものとして有名だが，新しいダイソンの扇風機も非常に面白い．「エントレインメント (entrainment)」あるいは「同伴」と呼ばれる，流れが周りの流体を巻き込む現象を応用している．

　 Sir James Dyson 社長自らの簡単な解説を YouTube でみつけた．
Dyson Reinvents the Fan


　日本での記者会見の様子
James Dyson talks about the Air Multiplier - bladeless fan



　宿題も，例年と同じく，以下のとおりである．
　
　「身の回りの流体力学の応用」についてのレポート
　　前述の分野、あるいは項目以外の、
　　　流体現象、流体力学
　　等が応用されていると考えられるものを調べ、その概要を
　　400-800文字程度レポート(A4ワープロ横書き)にまとめ、
　　次回4/15、講義開始時に提出すること。
　　レポートのスタイルは以下のとおり。
　　　学籍番号　学年　学科　氏名　提出年月日
　　　レポートの題目

　　　・まえがき
　　　・本文
　　　・まとめ
　　　・参考文献

　　この講義を履修する場合には，一回目の講義を欠席した者もこのレポートは，必ず提出すること．
　　

教科書

基礎から学ぶ流体力学 飯田 明由,武居 昌宏,小川 隆申 オーム社 このアイテムの詳細を見る

参考書:課題図書
以下の課題図書は，レポートの元ネタなので，必ず購入，通読が必要である．

様々な流体現象について、楽しみながら学べる啓蒙書
台所やお風呂でできる面白い実験が満載

流れのふしぎ (ブルーバックス) 講談社 このアイテムの詳細を見る

生物の泳ぎを流体力学的に研究していることで有名な、工学院大学、伊藤慎一郎先生による，これまでにない流体力学の啓蒙的入門書
特に，スポーツに関わる流れ，生物の飛行や泳ぎの解説が楽しい．

「流れの法則」を科学する ~数式なしで見える流体力学~ (知りたい!サイエンス 63) 伊藤 慎一郎 技術評論社 このアイテムの詳細を見る

その他の参考書については，goo blog の文字数制限のため，別途記載する．

講義 環境安全工学 2009-1, 2, 3

今年も，某大学の機械系学科で「環境安全工学」を講じている．

[重要連絡事項]
　今年度は，都合で，講義は，土曜日に変更になった．
　昨年まで月曜日だった，「環境安全工学」「安全工学」どちらも，土曜日の「環境安全工学」として開講する．


[これまでの概要]
環境安全工学の講義の1，２，３回目の概要を以下にまとめる．
また，参考として，2008年度の blog の記事も参照すること．


第1回　概要

　連絡先等
　ねらい
　対象範囲
　受講者に求められること
　評価方法
　連絡先等
　教科書、参考書
　講師略歴


　ねらい：
　この分野は，複合的な分野である．
　また，新しい分野でもある，日本大学生産工学部では，2009年度より，「環境安全工学科」が新設されたばかりである．
　# そのため，既存の教科書一冊ではカバーしきれない．
　　環境工学 + 安全工学 + α
　　+ α は，筆者が，環境や安全の分野で重要と思う様々なトピックを取り上げる．
　環境安全工学　Environmental Safety Engineering
　・安全、危険、リスクについての基本
　・環境的(空気、水、食物、化学物質、その他)な安全
　・機械や、色々なシステムの安全
　・その他の、様々な安全

　機械やシステムあるいはそのまわりの環境に関して広い意味での安全と信頼性について、工学的な概念と手法の基礎を学ぶ。また、過去のケーススタディから、安全のための予防原則についても理解を深める。

　重視するもの：
　・個別の知識ではなく、考え方
　・調べ方、学び方
　・「安全」「信頼性」「リスク」についてのカン
　・システムの弱点、人間の弱点
　・事例、歴史から学ぶ姿勢

　評価方法：
　　出席：　
　　・重視します
　　・60%以上の出席が単位取得の最低限の目安です
　　・大人として適切な授業態度が望まれます
　　宿題レポート：
　　・宿題を出します
　　・環境や安全に関連する課題図書の読書とその内容に関すエッセィ等を予定
　　期末試験：
　　・試験を行います
　　・教科書、参考書、自分のノート持ち込み可(他人のノートのコピー以外)
　　・記述式
　　・但し、試験の成績だけでは単位は取得できません
　　評価の配分(予定)：
　　・出席: 30-40%
　　・宿題、レポート: 20-30%
　　・期末試験: 30-40%



第2回　概要

　出席票
　環境安全工学への誘い
　安全と危険とリスク
　安全のイメージ
　　安全についての考え方
　　日本と欧米の「安全」
　　電気機械類の安全の国際規格
　トラブルの確率とパターン
　　事故や災害の確率
　　高度技術集約型システム
　　労働集約型技術システム
　　都市構造技術システム
　　大きな組織でのシステムの落とし穴
　安全のTips

　環境安全工学への誘い：
　　複合的な分野
　　環境工学 (Enviromental Engineering)
　　+ 安全工学 (Safety Engineering)
　　+ α
　　様々な環境、様々な安全
　　・機械システム
　　・交通システム
　　・エネルギーシステム
　　・巨大システム
　　・都市
　　・地球環境（空気、水、土壌）
　　・化学物質
　　・人類の食、医療

　出席票：
　以下を記述して，出席票として提出すること．
　　学籍番号，学年，氏名，日付
　　簡単な自己紹介　
　　普段使っているメールアドレス。
　　出身地、出身校、興味のある技術分野、　
　　趣味、好きな音楽、好きなアーティスト、その他。
　　現在のバイト、サークル。　
　　将来の希望、専攻分野、なりたいもの　
　　IT関連分野へ就職希望の者はその旨明記すること。相談にのります。
　　本日の講義で印象にのこったこと。
　
　※第2回の講義を欠席したが本科目を履修する者は，上記の内容を必ずメールすること．
　課題については，友人に聞くか，講義の際に質問するように．

　安全のTips：
　　鉄道事故の歴史
　　踏切は他の線路部分よりも事故の確率が高い!
　　=>新幹線の事故が少ないのは，一切踏切がないことが大きく寄与している．
　　踏切でトラック等と衝突事故があれば当然，脱線の可能性がある．
　　踏切その他で，衝突事故になれば，電車の先頭から3両目までは脱線，転覆の可能性が高い．
　　=>実際に事故になれば，1～３両目の乗客は大きな被害を受けることは，歴史的にはっきりしている．

　　JR 福知山線事故 (2005/4/25)
　　
　　(1両目はマンションの1Fにもぐっていて事故の現場写真では見えていない)
　　死者 107名　うち，運転士 1名含む
　　車両ごとの死者数
　　　1両目 42名
　　　2両目 57名
　　　3両目 3名
　　　乗車車両不明 4名
　　4, 5両目も脱線したが大きな人的被害は，3両目までに集中してる．
　　車両の被害も1～３両目と，4両目以降では大分違うことが一目でわかる．


第3回　概要

　信頼性工学の基礎
　信頼性工学の枠組み
　信頼性への要求
　アイテムの信頼性
　課題

　課題：
　以下の参考文献=課題図書のうちからどれか一冊を読んで，レポートを提出する．
　　1. 「よくわかるリスクアセスメント」　向殿政男著　中災防新書 014
　　2. 「信じられないミス」はなぜ起こる　黒田勲著　中災防新書 004
　　3. 「安全と安心の科学」　村上陽一郎著　集英社新書 0278G
　※入手などについては，2008/10/5 の blog 記事を参照

　課題図書を読んで，その概要と印象に残ったこと等を800-1000文字程度レポート(A4横書き)にまとめ，10/24 講義時に提出すること．
　レポートのスタイルは以下のとおり．

　　学籍番号　学年　学科　氏名　提出年月日
　　レポートの題目
　　まえがき
　　本文
　　　本書の概要
　　　印象に残ったこと
　　　その他
　　まとめ

　※レポートのコピーは，手元に保存すること．



[教科書および参考書]

地球環境についての安全についてまとめられた教科書．

環境安全論―持続可能な社会へ 北爪 智哉,久保田 俊夫,北爪 麻己,池田 宰,辻 正道 コロナ社 このアイテムの詳細を見る

機械安全についてまとめられた教科書．

機械安全工学―基礎理論と国際規格 清水 久二,福田 隆文 養賢堂 このアイテムの詳細を見る

リスクや安全についての参考書．
10/3 の課題レポートの課題図書．以下の3冊うちから1冊を選んでレポートを提出．

よくわかるリスクアセスメント―事故未然防止の技術 (中災防新書 (014)) 向殿 政男 中央労働災害防止協会 このアイテムの詳細を見る

「信じられないミス」はなぜ起こる―ヒューマン・ファクターの分析 (中災防新書 (004)) 黒田 勲 中央労働災害防止協会 このアイテムの詳細を見る

安全と安心の科学 (集英社新書) 村上 陽一郎 集英社 このアイテムの詳細を見る

その他の参考書については，別途，随時解説する．

講義 流体力学 2009 試験準備とまとめ

　某大学での「流体力学」の2009年度の試験準備と講義のまとめについて：

1. これまでのレポート
　これまで，2つのレポートを課した．
　まだ，未提出の者は，試験当日，試験答案と一緒に提出することを認める．


2. 試験を補うレポート
　期末試験の得点に自信のないものは，以下の課題図書の一つを選んで，購入精読し，レポートを期末試験と同時に提出すること．

　課題図書
　1) 紙ヒコーキで知る飛行機の原理　小林昭夫　ブルーバックス/講談社
　2) 謎解き・海洋と大気の物理　保坂直紀　ブルーバックス/講談社
　3) 未来をよそくする技術　佐藤哲也　ソフトバンク新書

　レポートの形式，目次案は以下のとおり

　表紙
　　学籍番号　学年　学科　氏名　提出年月日
　　レポートの題目
　本文
　　まえがき
　　本書の概要
　　本書の中で述べられている原理や技術で身の回りにあるもの
　　特に印象に残ったこと
　　その他
　　あとがき

　表紙を除いて，A4横書きで，2ページ以上．

　※期末試験に自信のあるものは，本レポートの提出の必要はない．


3. 試験の準備

　日常生活，身の回りの事物，大学での講義や演習でとりあげたトピック，参考書などで知ったことの中から，特に興味を持った「流体力学的現象」を1つとりあげ，現象の概要，興味を持った点，工学的視点からの考察して，ノートにまとめてみよう．300-600文字ぐらいにまとめること．
　上記は，概ね最初の「レポート」の内容に準ずるものです．
　これを試験前にやっておくと，良いことがあります．


4. 試験の概要
　用語，概念の説明　5問
　計算問題　4問
　その他の問題 1問
　7/23 6時限　A-0865 教室　18:00 - 19:20
　※教室がいつもの講義とは違いますので注意してください．

　※持ち込み使用可：教科書，参考書，配布資料，自分の手書きノート，鈴木のblog/自分で調査したInternet上の情報を印刷したもの．関数計算機，電卓．
　持ち込み使用不可: 配布資料以外の教科書/参考書等のコピー,他人のノートのコピー. 携帯電話，スマートフォン等．


5. 「流体力学」の講義のまとめ
　流体力学とは何か？
　　古典力学の一つの分野です．
　　機械工学，土木工学，化学工学などの基礎の一つとして非常に重要．
　　様々な分野で応用されている．
　　様々な流体力学的現象について考える癖をつけよう．

　流体の物性と静止流体力学
　　教科書の 1章，2章は，基本中の基本である．必ず読み直すこと．
　　目次の見出しになっている用語，本文中に太字で出てく基本的な用語は，言葉の意味と英語の綴りをマスターすること．

　用語や概念
　　以下の用語や概念を，手書きで説明できるようにすること．
　　速度/加速度，密度/比重，圧力, 静圧/動圧, 全圧力，全圧，
　　応力, 定常流/非定常流/一様流，流速/流量/質量流,
　　流線/流管, 流跡線/流脈線, 検査領域/検査体積,
　　層流/乱流，アルキメデスの原理，連続の式，オイラーの式，
　　トリチェリーの定理，レイノルズ数/臨界レイノルズ数,
　　ベルヌーイの定理，プラントルの壁法則，ダルシー・ワイズバッハの式，
　　ナビエ・ストークス方程式，粘性/粘性係数/動粘性係数, 摩擦損失/圧力損失，
　　粘性底層(層流底層)/バッファ域(遷移域)/乱流域
　　ポアズイユ流れ/クエット流れ，カルマン渦/ストローハル数,
　　揚力/抗力/横力, 抗力係数
　　流体のシミュレーション，差分法，有限要素法，境界要素法，粒子法

　様々な「量」の計算
　　以下のような問題についての計算手順を身につけること．
　　　体積と，密度，深さ，底面積，圧力の関係
　　　浮力，体積，比重の関係
　　　高さ，深さ，圧力，流速の関係
　　　流速，断面積，流量，密度，質量流量の関係
　　　管路流れでの管径，長さ，流速，粘性，圧力損失の関係

　流体の基礎方程式の復習
　　圧力と高さ/深さ
　　浮力
　　連続の式
　　流体の加速度
　　オイラーの式
　　ベルヌーイの定理とその応用
　　運動量の式

　流体のシミュレーション
　　シミュレーションとは何か
　　様々なシミュレーション
　　コンピュータによるシミュレーションの手順
　　様々な流体シミュレーション
　　差分法の基礎
　　色々な計算手法



　

講義 流体力学 2009-3

2009年度の流体力学の講義の第三回目．

講義のあらましは、以下のとおり


　偉人　パスカル
　　フランスの数学者，物理学者，哲学者，思想家，宗教家．
　　圧力の釣り合いに関する「パスカルの原理」や著述集「パンセ」等で有名．


　以下，教科書の pp.24-41の部分について，講義した．
　流体の静力学
　パスカルの原理
　圧力と高さ，深さ
　絶対圧力とケージ圧力
　圧力の測定
　出席表としての「演習問題」　ー圧力の計算ー


　GWの宿題は，2回目の講義でも示したとおり，以下の課題図書のレポート．

　「流れの不思議」についてのレポート
　「流れの不思議」を読んで，その概要と印象に残ったこと等を，800文字程度レポート(A4ワープロ横書き)にまとめ，5/7 講義開始時に提出すること．
　レポートのスタイルは以下のとおり．

　学籍番号　学年　学科　氏名　提出年月日
　レポートの題目
　　まえがき
　　本文
　　　概要
　　　印象に残ったこと
　　　その他
　　あとがき

講義 流体力学 2009 物理の復習

流体力学の講義の中で，小テストをしたところ，どうも，大学の1-2年の物理や力学を復習した方がよさそうな学生もいるようだ．


そのような学生には，以下の参考書をオススメする．


[力学の基礎から量子力学まで]

「物理」を楽しむ本 (PHP文庫) 井田屋 文夫 PHP研究所 このアイテムの詳細を見る

力学の基礎から，熱力学，電磁気学，量子力学までについて楽しみながら復習できる良書．文庫本なので手軽に読める．筆者の井田屋文夫先生は，物理について，入門書，啓蒙書を色々と執筆している，都立戸山高校の教諭．

[高校物理の復習と現代科学の教養]

新しい高校物理の教科書―現代人のための高校理科 (ブルーバックス) 山本 明利,左巻 健男 講談社 このアイテムの詳細を見る

身の回りの「量」をはかるところから，原子/電子放射線，量子力学の入り口までを網羅して，高校物理の復習と物理全般の科学的教養を勉強できる良書．ブルーバックスのシリーズの1冊，少し厚めの新書サイズ．
筆者の山本明利先生は神奈川県立柏陽高校の教諭,左巻健男先生は同志社女子大学社会部現代こども学科教授．

[理工系大学の基礎科目としての物理]

理工系物理学講義 加藤 潔 培風館 このアイテムの詳細を見る

物理学の基礎，微分積分の物理的な説明，失点の力学からはじめて，流体力学，波動，熱力学，電磁気学等，理工系の学部で必要となる物理学の領域，相対論，量子論の入り口までを網羅している．公式の説明，例題，練習問題式の展開なども非常に詳細．
理工系大学で，物理の基礎を復習する場合に特におすすめの一冊．正誤情報もWeb上に公開されている．
筆者の加藤潔先生は，素粒子物理が専門で工科系大学での物理学教育に25年以上の経験のある工学院大学教授．

講義 流体力学 2009-2

2009年度の流体力学の講義の第二回目．

講義のあらましは、以下のとおり


　偉人　アルキメデス
　浮力についての「アルキメデスの原理」で有名な，シチリア，古代ギリシアの数学者，技術者．


　以下，教科書の pp.11-21の部分について，講義した．
　　流体の物性
　　流体と個体
　　圧力と圧縮性
　　力と質量
　　密度と比重
　　出席表としての「小テスト」　ー力学の基礎的な問題ー

　流体と流体からの圧力をうける物体の関係で，一番重要な概念は，
　　力の釣り合い
　のイメージである．
　釣り合いがなければ，流体中で物体は移動したり変形したりする．

　# まだ，教科書を購入していない学生がみうけられるが，この講義の受講には教科書は必須なので，早々に購入されたい．

　
　課題　「流れの不思議」についてのレポート
　以下の課題図書，流れの不思議を読んで，その概要と印象に残ったこと等を800文字程度レポート(A4ワープロ横書き)にまとめ，連休明け 5/7 講義開始時に提出すること．
　レポートのスタイルは以下のとおり．

　学籍番号　学年　学科　氏名　提出年月日
　レポートの題目
　　まえがき
　　本文
　　　概要
　　　印象に残ったこと
　　　その他
　　あとがき

[課題図書]

流れのふしぎ (ブルーバックス) 講談社 このアイテムの詳細を見る

講義 流体力学 2009-1

2009年度の流体力学の講義の第一回目．

昨年と同じく，初回なので，ガイダンス的な話と，教科書の冒頭部分に相当する，「様々な流体力学の応用」について述べた．

　講師略歴
　授業のねらい
　授業計画
　受講者に求められること
　評価方法
　連絡先等
　教科書、参考書
　様々な流体力学の応用
　宿題


　宿題は，昨年同様のもので，以下のとおり．

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　「身の回りの流体力学の応用」についてのレポート

　自分の身の回りで、
　　流体現象、流体力学
　等が応用されていると考えられるものを調べ、その概要を
　400-800文字程度レポート(A4ワープロ横書き)にまとめ、
　次回講義開始時に提出すること。

　レポートのスタイルは以下のとおり。
　　学籍番号　学年　学科　氏名　提出年月日
　　レポートの題目
　　まえがき
　　本文
　　まとめ
　　参考文献
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「教科書持ち込み可」の試験を行なうので，教科書は必ず指定のものを
購入すること．

[教科書]

基礎から学ぶ流体力学 飯田 明由,武居 昌宏,小川 隆申 オーム社 このアイテムの詳細を見る

筆者の一人，飯田明由先生は，前工学院大学準教授，現在豊橋科学技術大学教授．


[参考書]

流体力学〈1〉 (1982年) (標準機械工学講座〈11〉) 大橋 秀雄 コロナ社 このアイテムの詳細を見る

工学的な広い範囲の流体力学入門書の良書．
筆者の大橋秀雄先生は，工学院大学理事長，東大名誉教授．

流体力学 (物理テキストシリーズ) 今井 功 岩波書店 このアイテムの詳細を見る

理学部系の流体力学の入門書の必読書の一つ．
筆者の今井功先生は，文化勲章授章，工学院大学名誉教授，東大名誉教授．


[副読本]

流れのふしぎ (ブルーバックス) 講談社 このアイテムの詳細を見る

様々な流体現象について，判りやすい解説や家庭でできる簡単な実験等がまとめられている良書．

パソコンで見る流れの科学―数値流体力学入門 (ブルーバックス) 矢川 元基 講談社 このアイテムの詳細を見る

流体のシミュレーションについての啓蒙的入門書．
筆者の矢川元基先生は，熱流体シミュレーションの第一人者．東洋大学教授，東京大学名誉教授．

謎解き・海洋と大気の物理―地球規模でおきる「流れ」のしくみ (ブルーバックス) 保坂 直紀 講談社 このアイテムの詳細を見る

大気と海洋の地球規模の流れに関する啓蒙的入門書．

おもしろ話で理解する流れ学入門 久保田 浪之介 日刊工業新聞社 このアイテムの詳細を見る

流体現象にかかわる概念等について，直感的な図解が豊富な入門書．

講義 環境安全工学 「出席不足等を補う特別レポート」 補足

　某大学での，「環境安全工学」の講義について．

　これまでの講義で「出席不足」や期末試験での点数不足が危惧される者は，1/15(木)の振替講義の修了までに，以下の特別レポートを提出すること．レポートの評価に応じて1-4回文の出席等に代えて加点する．

　課題図書は，以下の「沈黙の春」である．本書は，環境問題について警笛となった世界的に著名な本であり，1960年代半ば以降の多くの国々の環境行政に大きな影響を与えたと言われている．


　「出席不足等を補う特別レポート」
　以下の課題図書を購入し，精読して，その概要，本書でいう「死の霊薬」，「地表の水，地下の海」，「土壌の世界」，印象に残ったこと等を，1500-2000文字程度レポート(A4横書き)にまとめ，2009/1/15(木) の振替講義修了時までに提出すること．


　レポートのスタイルは以下のとおり．

　　1行目　学籍番号　学年　学科　氏名　提出年月日
　　2行目　空行　
　　3行目　レポートの題目
　　4行目　空行


　　まえがきの文

　　本文
　　　本書の概要
　　　「死の霊薬」
　　　「地表の水，地下の海」
　　　「土壌の世界」
　　　印象に残ったこと
　　　その他

　　あとがきの文


[注意]
　これまでの課題とは，分量も，書くべき内容も若干異なっているので，注意すること．
　レポートのコピーは手元に保存すること．
　今回および前回の課題図書は，期末試験の際に，教科書とともに，参考書として持参すること．
　「出席不足」や期末試験での点数不足が危惧される者以外は，レポート提出の必要はないが，本書を一読することを推奨する．
　レポートの提出の有無にかかわらず，期末試験は必ず受験すること．


[課題図書]

沈黙の春 (新潮文庫) レイチェル・カーソン,青樹 簗一 新潮社 このアイテムの詳細を見る

講義 環境安全工学 課題レポート 補足

　某大学での，「環境安全工学」の講義について．

　これまで，2回だした「課題図書のレポート」について，提出者が昨年，一昨年よりも少ない．

　環境や安全については，教科書や講義の内容だけでなく，その周辺領域の知識についても把握しておくことは非常に重要である，その意味で，これまで2回の課題図書で提示したものは，どれも有用なものであり，ぜひ読んでほしい．

　まだ，これまでの課題図書レポート2つを未提出の者は，少なくとも，
　　1) 課題図書を購入する
　　2) 課題図書を精読する
　　3) 2をふまえて，課題レポートを作成する
　ことを，強く推奨する．

　レポートの提出は，1/15(木)振替講義日の講義時まで，それ以前の講義でも受け付ける．
# 振替講義は，1/15 だけ行い，1/16 は行わない．
　

　どこかの書評，要約，だれかの感想文をほぼそのまま「パクって」レポートの提出だけですませようとしている者がみうけられるが，この課題の目的は1), 2) にあるので，それでは，本末転倒である．
　期末試験では，課題図書の内容に関連のある設問を設ける予定であるので，自分で内容を読んでなければマズい．


期末試験当日[1/26(月)]は，
　自分の教科書，自分のノート，自分の演習結果だけでなく，自分の課題図書も持参すること．


「出席不足の者のための特別レポート」については，別途提示する．


[これまでの課題図書レポート　その1]
講義　環境安全工学 2008-3 課題 2008-10-05

[これまでの課題図書レポート　その２]
講義　環境安全工学　課題図書レポート 2008-11-08