現場で使える「力学の教科書」　機械＋材料＋流体＋熱力学のしくみ

※この商品はタブレットなど大きいディスプレイを備えた端末で読むことに適しています。また、文字だけを拡大することや、文字列のハイライト、検索、辞書の参照、引用などの機能が使用できません。

力学は、生産に携わる現役技能者や生産事務に従事する管理者にとって必要性は痛感していても、「理解に時間を要する」「実際、どのように役に立つのかがわからない」と感じるのも事実です。「日々扱っている機械設備の状態そのものが力学現象である」ことに気づくような、「現場の視点の力学」が必要です。汎用機械に現れる力学現象（運動、釣合い、振動、仕事、エネルギー）に力学の基本理論を当てはめて解説する、幅広い力学（流体、機械、材料、熱力学）の基本を示す「現場目線の力学の教科書」です。

--------

第Ⅰ章では、「力学」の主役である力（ちから）の正体について説明する。力は私たちの日常活動を支配するもののでありながら、「力とは何か」と訊かれてすぐに答えられる人は意外に少ない。力自慢と言われるように、パワーのようないイメージは持ちやすいが、加速度などの運動と関連することについては思い浮かびにくい。しかし、私たちはモノの動きの中で生活をしているわけであり、自然現象の中から力の正体を考えてみる。

Ⅱ章では、力学には、重さに代表される静力学と運動の法則に代表される動力学がある。第Ⅱ章では、静力学と動力学と言われる現象について説明する。モノづくりの現場では、静力学は玉掛けなどのバランス問題、動力学はバランスピストンのような緩衝問題にも応用される。本書の内容は力学の基礎的な原理を学び、現場で問題解決力を高めることを目的とする。

第Ⅲ章では、まず、部材が外部より受ける力（外力）によって生じる反力などについて、静力学の平衡条件や力の分解を利用して求める。静力学の平衡条件とは、力のつり合いとモーメントのつり合いのことで、この条件を満たすとき、物体はつり合い状態（静止）にある。このことは、部材内部に作用する力（応力）を求めるときの基本的な考え方になっている。機械を構成する部材には、外力によって、伸びや縮み、曲がり、ねじれなどさまざまな変形が生じる。強度設計では、このような変形の程度（ひずみやたわみなど）や応力を正しく見積もる必要がある。第Ⅲ章では、応力や変形の程度を求める方法を学ぶことにより、強度設計の基礎を身につけることができる。

第Ⅳ章では、第Ⅰ章で明かされた「力」の正体を理解すれば、固体の力学を流体に適用した流体の力学もなじみやすいものになるだろう。その流体の力学をさまざまな用途に応用したものが流体機械である。

第Ⅳ章では、流体機械を利用したり、設計したりする上で基本となる原理や法則などについて解説する。ベルヌーイの定理と呼ばれるエネルギー保存則や運動量保存則は、ポンプや水車など流体機械の作動原理である。また、弁や配管における損失は流体の粘性という性質に起因している。

説明の対象は、流体の中でも比較的取扱いが容易な液体を中心とした。

第Ⅴ章では、仕事を産み出すエネルギー源の多くが熱エネルギーであることから、そのエネルギー変換において知っておくべき熱力学の第一法則と第二法則について学ぶ。この過程で、主役となる物質（固体・液体・気体）の状態を表す温度や圧力などの身近な状態量から、内部エネルギーやエンタルピーなどの専門的な知識を要する状態量を理解し、利用できるようになる。さらに、エネルギー変換における効率や可能性の表現に関わるエントロピーやエクセルギーについても理解を深める。これらの知識をもとに、熱から仕事を取り出すための機械である熱機関について、しくみとエネルギー変換プロセスを学習し、現場でも使える熱力学を身につける。

【目次】
第1章　「力学」の主役「力」の正体
第2章　動力学
第3章　静力学
第4章　流体機械への力学の展開—力学を流体に適用する
第5章　熱機械（熱機関）への力学の展開—熱力学