| 研究課題/領域番号 |
26350217
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| 研究機関 | 広島商船高等専門学校 |
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研究代表者 |
瀧口 三千弘 広島商船高等専門学校, 商船学科, 教授 (10163346)
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| 研究分担者 |
藤原 滋泰 広島商船高等専門学校, 一般教科, 准教授 (20390495)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 運動 / 振動 / 運動方程式 / 物理 / 機械系 / 学習用教材 / ソフトウエア / 実験装置 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、主として機械系学習者を対象にした動力学問題（運動と振動）学習用教材の開発を目的としている。具体的には、①物理等における力学問題（等(角)速度運動と等(角)加速度運動）を公式を一切使わずに解くための教材開発、②運動方程式を数値計算により解き、解析結果をグラフィック出力するという一連の作業を支援するためのソフトウェア（教育用運動シミュレーションシステム（DSS）：研究代表者が開発）への新しい機能の追加、③運動や振動現象（とりわけ共振と振動モードに注目）の観察を目的とした各種実験装置の開発を行うことである。平成27年度の研究成果は、次の３点である。
１．DSSに新たな機能を追加した。具体的には、振動実験装置を用いて得られた共振現象の観察結果（動画）をDSS上で見ることができるようにした。「MOVIE」と名付けた。
２．振動現象の観察（共振と振動モードに注目）を目的とした、パッケージ型振動学習教材の開発を行った。その結果、昨年度と併せて水平方向用5個、垂直方向用5個の教材が完成した。開発された教材の固有円振動数と固有振動数は、いずれも解析結果とよく一致した。また、3自由度ねじり振動系の実験装置も開発した。2本のバネを用いたねじり振動装置は、振動モードの違いを理解するのに非常に有効であることがわかった。さらに、これまで開発してきた実験装置を用いた振動動画を、広く一般に公開した。
３．振動実験教材の実用化を目指して加振装置を企業と共同で開発中であり、試作機が完成した。本装置の特徴は、一台で水平方向と垂直方向の加振ができること、発生周波数を0.5～20Hzの範囲で調整できること（周波数表示付き）、加振量（振幅）の調整（1～5mmまでの5段回切替え）ができることである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は、研究実績の概要でも述べたように、主として機械系学習者を対象にした動力学問題（運動と振動）学習用教材の開発を目的としている。具体的には、①物理等における力学問題（等(角)速度運動と等(角)加速度運動）を公式を一切使わずに解くための教材開発、②運動方程式を数値計算により解き、解析結果をグラフィック出力するという一連の作業を支援するためのソフトウェア（教育用運動シミュレーションシステム（DSS）：研究代表者が開発）への新しい機能の追加、③運動や振動現象（とりわけ共振と振動モードに注目）の観察を目的とした各種実験装置の開発を行うことである。
平成26年度は、上記の①と③の一部について研究を行った。平成27年度は、上記の②と③の一部について研究を行った。それぞれの項目の達成度は次のとおりである。
② DSSへの新しい機能の追加：当初の計画通り、振動実験装置を用いて得られた共振現象の観察結果（動画）をDSS上で見ることができるようにした。「MOVIE」と名付けた。
③ 運動や振動実験装置の開発：当初の計画通り、3自由度ねじり振動系の実験装置を開発した。また、当初の計画にはなかったが、パッケージ型振動学習教材の開発を行った。昨年度と併せて水平方向用5個、垂直方向用5個の教材が完成した。また、一台で水平方向と垂直方向の加振ができる加振装置を企業と共同で開発中であり、試作機が完成した。さらに、これまで開発した全ての振動実験装置を用いた振動動画を、広く一般に公開した。
以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究は、研究実績の概要でも述べたように、主として機械系学習者を対象にした動力学問題（運動と振動）学習用教材の開発を目的としている。具体的には、①物理等における力学問題（等(角)速度運動と等(角)加速度運動）を公式を一切使わずに解くための教材開発、②運動方程式を数値計算により解き、解析結果をグラフィック出力するという一連の作業を支援するためのソフトウェア（教育用運動シミュレーションシステム（DSS）：研究代表者が開発）への新しい機能の追加、③運動や振動現象（とりわけ共振と振動モードに注目）の観察を目的とした各種実験装置の開発を行うことである。以上の研究目的に対して、今年度は次のように研究を推進する。
① 物理等における力学問題の教材開発：平成27年度に予定していた図式解法教材の電子書籍化が予定より遅れているので、今年度中の開発を目指す。
② DSSへの新機能の追加：平成27年度に開発された「MOVIE」を用いて、これまでに開発済みの実験装置を用いた運動や振動の画像をDSSに組み込む。
③ 運動や振動実験装置の開発：平成27年度はパッケージ型の振動体の開発と新たな加振装置の開発に時間を費やしたため、平成27年度開発予定の「ぶらんこの運動（係数励振という特殊な振動、２自由度問題）」に関する実験装置の開発が遅れている。「クレーンの旋回運動（運動方程式が複雑な問題、２自由度問題）」に関する実験装置と併せて今年度中に開発する。
以上の他に、今年度は、DSSを用いた動力学問題（運動と振動）学習プログラムの作成も行う。また、本研究は今年度が研究の最終年度であることから、研究の総括も併せて行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初購入を予定していた物の金額が、予定より安く購入できたことにより生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度に繰り越された金額は、65,128円である。次年度の物品購入等に有効に活用する。
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