〈学習内容を一部紹介〉

・機械力学は、物体の力のつり合いを考える「静力学」と、物体の動きを考える「動力学」がある
・機械力学は、機械の動作を理解するための幅広い知識（機構学や自動制御など）の基礎になる
・機械力学は、「機械工学の4大力学」と呼ばれる他の力学と密接に密接に関連している
・機械力学は高校で学ぶ物理の延長線上であり、機械設計に必要な力学である
・前提知識として「物理学の知識、数学の知識、物理現象の観察力、単位の理解」が必要
・機械に働く力の種類（重力、垂直抗力、トルク、摩擦力、慣性力）を把握する
・機械力学は、大きく分けて静力学、運動学、動力学の3つに分類される
・質点と剛体について、特徴と違いを理解する

〈学習内容を一部紹介〉

・静力学では、物体が静止している時に、どのような力やモーメントが働いているかを考える
・静力学は、一定速度で直線運動している場合にも適用できる
・力がつり合っているとは、物体に働く力をすべて足し合わせるとゼロになる状態のこと
・大きさと向きを持つ量のことを「ベクトル量」といい、矢印を使って表す
・「ベクトルの定数倍・ベクトルの和、差・ベクトルの分解・ベクトルの積」について理解する
・力の種類（重力・張力・垂直効力・摩擦力・浮力）を理解する
・質点と剛体の特徴と、違いについて理解する
・複数の力を1つにまとめることを「力の合成」といい、1つにまとまった力を「合力」という
・力の合成とは逆の、1つの力を2つ以上に「分解」する考え方を理解する
・作用点が異なる力のつり合いについて、計算の求め方を理解する

〈学習内容を一部紹介〉

・万力を例に、剛体に働く力の伝達や変換を考える
・剛体に働く力は大きく分けて、外力と内力に分けられる
・機械力学と材料力学は密接に関連しているため、知識を応用する必要がある
・平行でない2つの力、平行で同じ向きの2つの力など、剛体に働く「外力」について
・すべての機械の運動は「並進運動」と「回転運動」の組み合わせとして考えることができる
・剛体に働く具体的な力の代表として、重力と浮力と摩擦力を理解する
・なぜ摩擦力を考慮せずに設計すると、設計の安全性や信頼性が低下してしまうのか理解する
・摩擦力の「すべり摩擦」と「ころがり摩擦」について理解する
・最大摩擦力の特徴と、数式を理解する。
・円筒や球などが転がり運動をする場合、物体には「ころがり摩擦力」が働く
・面の材質や表面粗さ潤滑剤の有無などによって変わる「摩擦係数」について
・すべり軸受、リニアガイド、ボールネジなどの機械要素部品の摩擦係数について
・すべての外力を把握するのに役立つ「自由物体図」について理解する
・剛体を回転させる力（モーメント、またはトルク）について
・平行でない2力の合成、平行な2力の合成の計算について
・剛体のつり合いについては。回転も考慮する必要がある
・剛体の力のつり合いの例として「滑車」について考える
・剛体に働く力を考えるうえで把握しておくことが重要な「重心」について理解する

〈学習内容を一部紹介〉

・運動学は、物体の位置や速度、加速度について考える学問である
・変位とは物体の位置が変化したときの変化量を表す物理量である
・距離はスカラー量なのに対して、変位はベクトル量である
・機械力学の世界では「速さ」と「速度」には違いがあるこを理解する
・途中で速度が変化した際の、平均速度は求め方とは？
・変位を1階微分したものが速度であり、速度を1階微分したものが加速度である
・加速度が一定の時に使える公式について理解する
・速度が一定のまま動き続けている状態のことをを「等速度運動」という
・動いている物体を基準に速度を求めた場合の「相対速度」の求め方について
・加速度が一定の運動を「等加速度運動」という
・等加速度運動の３つの公式を理解する
・「自由落下、鉛直下方投射、鉛直上方投射」の特徴と違いを理解する
・水平に投射する「水平投射」、斜めに投射する「斜方投射」について
・回転運動を直線運動に変える、ねじとリンクについて理解する

〈学習内容を一部紹介〉

・ニュートンの法則やエネルギー保存の法則、運動量保存の法則などを理解する
・作用反作用の法則で勘違いしてしまうポイントについて
・慣性力を式で表すと「運動方程式」と符号が逆向きになる
・なぜ、慣性力は「見かけの力」とも呼ばれているのか？
・加速している物体の問題を、力がつり合っている静力学の問題として考えるには？
・加速運動している人の視点を非慣性系という
・慣性系と非慣性系の違いを理解し、物体の運動や力の働きについても深く理解する
・円運動するには、向心力が必要であることを理解する
・斜面を使ったり道具を使ったりしても仕事に変化がないことを、仕事の原理と呼ぶ
・直線運動の仕事の公式と円運動の仕事の公式は異なる
・1秒間にどのくらいの仕事ができるかを表す物理量として「仕事率」を使う
・動いている物体が持っている「運動エネルギー」について理解する
・高いところにある物体が持つ「位置エネルギー」について理解する
・位置エネルギーの一部である「弾性エネルギー」について理解する
・力学的エネルギー保存の法則は、仕事をした場合や受けた場合にも成り立つ
・エネルギーと似た物理量である運動量と力積を理解する
・反発係数がゼロの場合を「完全非弾性衝突」という
・反発係数が1の時を「弾性衝突」という

〈学習内容を一部紹介〉

・剛体は並進運動と回転運動を行う
・並進運動のみをする剛体は、質点の運動学と同様に考えることができる
・回転運動は、剛体内の点が同じ角変位、角速度、角加速度をもつ
・角変位、角速度、角加速度の関係と、公式について理解する
・剛体の平面運動を考える場合は、並進運動と回転運動を考える必要がある
・剛体の運動を「相対速度」で考える方法を理解する
・瞬間的に速度がゼロになる点を「速度ゼロの瞬間中心」という
・速度がゼロとなる瞬間中心を基準に問題を解く方法を理解する
・相対加速度の求め方を理解する

〈学習内容を一部紹介〉

・剛体の動力学では、並進運動に加えて回転運動の考慮が必要
・並進運動と回転運動の運動方程式の違いを理解する
・剛体の慣性モーメントの特徴について理解する
・1つの形状でもどこを中心に回転するかで「慣性モーメント」の式が変わる
・角加速度を求めるには、回転運動の運動方程式の公式を使う
・慣性モーメントはどこを中心に回転しているかも重要
・面に直角な慣性モーメントを「極慣性モーメント」という
・剛体の並進運動の仕事は、質点の仕事と同じ計算方法である
・質点では回転運動を無視できるが、剛体運動では回転運動を無視できない
・並進運動と回転運動が合わさった剛体の「運動エネルギー」の式を理解する
・回転運動では慣性モーメントIと角速度ωを用いて計算する
・剛体の運動を考える場合に重要な「角運動量」について
・角運動量にも保存則が成り立ち、外から力のモーメントが働かなければ変わらない

・並進運動の運動量と回転運動の角運動量の違いについて理解する
・物体が衝突するときに作用点が重心を通らない衝突を「偏心衝突」という
・「三次元運動の動力学」について理解する

〈学習内容を一部紹介〉

・機械は単純なはりの組み合わせとして考えることができる
・はりに働く外力と内力について理解する
・はりに働く外力である、集中荷重と分布荷重について
・せん断力図と曲げモーメント図の特徴と求め方を理解する
・せん断力図と曲げモーメント図は、物体内部で働く力を視覚化できる
・拘束方法は大きく「移動支持」「回転支持」「固定支持」の3つに分けられる
・適切でない拘束を使って設計すると、意味のない部品を作る恐れがある
・複数の三角形で構成された「トラス構造」の特徴を理解する
・複数の四角形で構成された「ラーメン構造」の特徴を理解する
・トラスに働く力の解析をする方法には「節点法」と「切断法」がある
・節点ごとに力のつり合いを考えていく節点法の計算方法について
・ある特定のはりの力だけを知りたい場合は「切断法」が効果的
・位置によって内力が変わる場合の考え方を理解する
・どのような場面で「仮想仕事の原理」を使うと良いか理解する