水理学１

Hydraulics 1

9976506

76CEEEH201

柏田　仁、仲吉　信人

Makoto Nakayoshi, Jin Kashiwada

2023年度前期

2023/first semester

火曜2限

10:30-12:00 in Tuesday

創域理工学部　社会基盤工学科

Department of Civil Engineering, Faculty of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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ハイフレックス型

河川や海岸、上下水道等の「水」の運動を理解するのに必要な基礎知識である水理学について、講義形式で授業を行う。また、2回の授業内試験で、到達目標の達成度を確認する。

本授業は，授業前の予習を前提とするアクティブ・ラーニングで授業を進める。授業は対面で実施する。

河川や海岸、上下水道等を管理・計画・設計するためには、水理学に関する基礎知識を備える必要がある。そこで、水の運動に関する基礎知識（静水圧、ベルヌイの定理、運動量保存則、流体の運動方程式）を学習し、基本的な問題を解けるようになることを目的とする。また、水理に関わる土木事業の計画・設計・管理においても倫理観も重要であることから、これに関する技術者倫理についても考える。

１．流れの運動に関する取り扱い方を説明でき、水理学で扱う次元や単位を説明できる。
２．静水圧に関わる式を導出でき、それにより、静水圧分布や浮体に働く力、浮体の安定性等を計算できる。
３．流体運動のエネルギー保存則を導出でき、それにより水槽や管路内における流速や圧力、流量の変化等を計算できる。
４．運動量保存則を導出でき、管路や流体中の物体に作用する力を計算できる。
５．流体の基礎方程式を導出・説明でき、かつ計算できる。
上記１〜５の内容に関する試験において、教員が定める合格最低点以上の点を取得することをもって、到達目標の達成と判断する。

※土木工学科が定める学習・教育目標との関連
上記 [到達目標] は、下記の主として関連する学習・教育目標に基づいている。
主として関連する学習・教育目標：
目標（B） 土木工学のすべての主要専門分野（構造・材料、地盤、水理、環境・情報、計画）の基礎知識を習得するとともに、応用できるようになる。
他の関連する学習・教育目標：
目標（D） 土木技術が自然・社会に及ぼす影響・効果を理解し、その社会的役割と責任を認識し、技術者倫理に基づいて判断できるようになる。

専門分野の学力/技術者倫理

1. 本授業は反転授業である。予習していない場合は授業への参加を認めない。
2. 水理学演習１を併せて履修する、もしくは当該単位を習得していない場合は特別な事情がない限り本授業を履修できない。
3. 1年次科目の微分積分１、2の知識を前提として講義を進める。単位未習得者、理解度に自信がない学生は予習動画を視聴した後、関連する数学知識を復習し授業にのぞむこと。
4. 授業内容に関する質問は講義中のみ受け付ける。質問がない場合は，対面での授業に参加しなくても良い。
5. 対面参加者は教科書，および予習で作成した講義ノートを毎回持参すること。


本授業で入手した全ての資料・テキストを，教員の許可なくインターネットで公開する行為はいかなる理由があろうと禁止する。発覚した場合は、著作権侵害等の違法行為となり、厳格に処分されるので十分に留意すること。

反転授業　Flipped classroom

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準備学習：講義動画を視聴し、その内容を各自でまとめ講義ノートを作成してくること。
復習：各回の講義内容を十分に復習し、各授業で指定された演習問題や教科書の問題を解くこと。

到達度試験100点（中間　40％、期末　60％）

【フィードバックの方法】
模範解答は試験の翌週の講義で解説する．

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

Y

土木の基礎固め水理学，二瓶他

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It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
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明解水理学、日野幹雄、丸善

1. 講義ガイダンス、および水理学とは（１章）
　　　・講義の進め方、グラウンドルール、成績評価について説明する。
　　　・水理学の必要性や概要を把握する。
　　　・水理学で用いる諸量の次元と単位を説明できるようになる。
　　　・水の基本的な性質（密度、単位体積重量）を説明できるようになる。　

2．静止流体の力学（１）
　　　・静止流体中における力のバランスを理解し、静水圧分布を導出できるようになる。
　　　・物体に作用する浮力の式を導出でき、それらを計算できるようになる。

3．静止流体の力学（２）
　　　鉛直平面に作用する静水圧の算定方法を説明でき、計算できるようになる。
　　　同じく曲面に作用する静水圧も算定できるようになる。

4．静止流体の力学（３）
　　　浮体の安定性に関わる式を説明でき、それらを導出・計算できるようになる。

5．エネルギー保存則（１）
　　　質点系と流体系のエネルギー保存則の違いを説明できるようになる。
　　　ベルヌーイの定理の力学的誘導法を説明できるようになる。
　　　流体運動を表す流線を説明できるようになる。
　
6．エネルギー保存則（２）
　　　ベルヌーイの定理を応用したトリチェリーの定理を導出できるようになる。
　　　ベルヌーイの定理を応用した流速測定装置「ピトー管」の原理を説明でき，計算できるようになる。
　　　ベルヌーイの定理を応用した流速測定装置「ベンチュリー管」の原理を説明できるようになる。

7．エネルギー保存則（３）
　　　ベルヌーイの定理を応用し、「水槽の穴からの排水」の原理を説明でき，計算ようになる。
　　　ベルヌーイの定理を応用して、鉛直排水管の流れや圧力について説明できるようになる。

8． 理解度の確認および解説
　　　静止流体の力学やエネルギー保存則に関する問題を解くことができるようになる。理解度確認テスト終了後に解説を行う。

9. 運動量保存則（1）
　　　質点系と流体系における運動量保存則の違いを説明でき、流体系の運動量保存則や運動量束を説明できる。
　　　運動量保存則を応用して、「曲管部に作用する力」や「噴流が衝突する平板に作用する力」を計算できるようにする。

10． 運動量保存則（2）
　　　運動量保存則を応用して、「噴流による推進力」を説明できるようになる。

11． 流体運動の基礎方程式（１）
　　　運動方程式について説明できるようになる。
　　流体の運動方程式を用い、簡単な問題に対する厳密解を計算できるようになる。

12． 流体運動の基礎方程式（２）
　　　運動方程式が導出できるようになる。

13． 流体運動の基礎方程式（３）
　　　前回に引き続き、運動方程式の導出ができるようになる。
　　　連続式が導出できるようになる。

14. 理解度の確認および解説
　　 エネルギー保存則、運動量保存則、運動方程式に関する問題を解くことができるようになる。理解度確認テストを受けたあとに解説を行う。

15.　到達目標の確認
　　　テスト返却と総評を行う。各自の到達度を確認する。

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特に無し．