履修の記録④2年後期

履修の記録 日記以外

こんにちは、のんろそです。春休みが終わりそうで狂う。書いてるうちに終わった。

大学4年間でとった講義を振り返るやつの4回目、2年後期の振り返りです。

2年前期の振り返りはここにあります。

hpng19.hatenablog.com

 

弊学の制度上、所属としての前期課程・後期課程は2年間ずつなのですが、後期の専門科目は2年後期から始まります。なので2年後期は専門課程の講義が始まる最初の学期になります。

 

ちょっと調べるだけで簡単にわかるとは思いますが所属は一応伏せます（インターネットは怖いので）。なのでこのセメスターから振り返る科目名は全て仮称となっています。

 

 2Sから比べていきなり「専門科目」って感じになっていますね。知らんけど。

 

工学部共通数学I、数学演習I

いきなり仮称のセンスが無いが、どうやら弊学工学部の数学カリキュラムにはある程度の共通性があるらしいのでこういう科目名にした。

 

内容は、常微分方程式（6回）、ベクトル解析（4回）、変分法（3回）である。

 

詰め詰めの内容だが工学部らしく厳密な証明などはかなり省略されていて（全く無いわけではない）、すっげー難しい高校数学の授業みたいな感じだった。

 

 要は気持ち

 

微分方程式は、変数分離法とか、（非斉次の一般解）＝（非斉次の特解）＋（斉次の一般解）みたいなやつとかベルヌーイとかリッカチとかクレーローとか完全微分系とか。それから連立微分方程式で「結局行列の固有値問題かよ～」「行列の指数関数は不思議にゃ…」みたいになって、解の安定性の話をやって、最後に変数係数の微分方程式の級数解をやって終わり。確定特異点まわりの級数解みたいなやつが特に難しかった記憶がある。

 

 

 何言ってんの？

 

 これです

 

 

ベクトル解析はクロネッカーのデルタ \delta_{ij}とエディントンのイプシロン（レヴィ=チヴィタ記号） \varepsilon_{ijk}から始まり、内積外積 grad div rotの各種公式、各種座標系（悪名高き球座標ラプラシアンの計算がここで出てくる）、線積分・面積分・体積分、ガウスの発散定理・ストークスの定理、そして微分形式の紹介（流石に紹介だけだった）で終わる。非常にコンパクトに要点だけまとまっている感じが何とも共通カリキュラムって感じだ。

 4年に1回で良いからやりましょうと言われ、なんだかんだ3回くらいやる羽目になる

 

 

変分法、あんまり覚えていないが、ノートを見返す限り、とにかく道具としてオイラー・ラグランジュ方程式（ELeq.）を習った後、特別な汎関数の場合や境界条件などの話をしつつ問題を解くという感じだったようだ。最速下降線がサイクロイドになっているとかそういうやつ。

 

 functionalは名詞だと汎関数を意味するらしい

 

この時期は明らかにスタァライトで狂っている 

 

 

なんでこんな詳しく書いてるんだ俺は。

ちなみに、演習のコマはこれらの内容の問題演習を行うのだが、本編との連携が全く取れておらず、習ってない範囲の問題を演習で学ぶという状態がほとんどだった。

 

 

機械力学I、機械力学演習

機械工学で重要な四力学といわれる科目（機械力学、材料力学、流体力学、熱力学）の1つ。自分は専門課程でこの四力学の講義のIとII合わせて8講義を全て履修した。

 

内容は、高校物理レベル+αの剛体の力学をやって、色んな形の慣性モーメントを求めまくり、解析力学を2回で終わらせ、後は振動理論をやった。

 

振動の理論は例えば、 

m\ddot{x} + c\dot{x} + kx = 0
\ddot{x} + 2\zeta\omega_{0}\dot{x}+ \omega_{0}^{2}x = 0

ただし、 mは質量、 cは減衰係数、 kはばね定数、 \omega_{0} = \sqrt{\frac{k}{m}}は非減衰の場合の固有角振動数、 \zeta = \frac{c}{2\sqrt{mk}}は減衰比

 

みたいなのが出てくるやつである。このバネ-マス-ダンパ系の運動方程式は何だかんだ色んなところで目にすることになる。

 

演習ではひたすら謎の系に矢印を書いて力とかモーメントとか角速度とかを求める高校物理の最強版みたいな問題を解いていた。高校物理が得意な人は機械系に進学しよう。

 

 この時期は（ry

 

 好きな人はこういう問題解くの好きだと思う

 

 

材料力学I

四力学その2。材料力学は簡単に言えば弾性体の静力学をやる学問である（多分）。ちなみに建築系だとほぼ同じ内容でも構造力学という名称になるらしい。

 

内容は棒の引張と圧縮（応力、ひずみ、ヤング率、トラス構造）、梁の曲げ（せん断力、曲げモーメント、断面2次モーメント、SFD・BMD（ごちうさのOVAの略称ではない）、たわみ）、丸棒のねじり（ねじりモーメント、断面極2次モーメント）

 

これも問題を解くのに冷静になって矢印を書いて式を立てていくという高校力学の発展みがあって良かった。H形鋼やパイプがなぜ優秀かということが計算によってわかってよかった。講義は小テストが重要な評価軸だったのでかなり負担が大きかったが、おかげでこの時期とった他の講義よりは身についている気がする。

 

材料力学を学べば、巨大ロボは膝が弱点だとか、繊維の方向からして竹を破壊したかったらねじりながら押すとよいだとか、橋を建てるゲームで四角じゃなくて三角を基本形にしようだとか、そういう直感が身につくので良いかもしれない（ほんまか？）。

 

 引っぱりにつられた

 

 

 トラスとラーメンのラーメン

 

 

熱力学I

四力学その3、高校、大学教養課程と来て3回目の熱力学である。ただし、機械系では熱工学や工業熱力学などと呼ばれることも多い。

 

主な内容は、熱力学第一法則（ du = \delta q - pdvとか dh = \delta q + vdpみたいなやつ）、熱力学第二法則（エントロピー、単純な熱機関の熱効率、ヒートポンプの成績係数、エクセルギーなど）、理想気体（温度Tと気体定数Rを用いた内部エネルギー・エンタルピー・比熱などの表現、マイヤーの関係式、気体の混合）、実在気体、熱力学の一般関係式（なんちゃら自由エネルギー、マクスウェルの関係式）、そして各種サイクルである。

 

はっきり言ってほとんど覚えてないけどサイクルばっかりやってた記憶あるし、サイクルさえ出来れば何とかなる。それが工業なので（ド偏見）。

 

サイクルの例

・カルノーサイクル

・ブレイトンサイクル（ガスタービン）

・オットーサイクル（ガソリンエンジン）

・ディーゼルサイクル（ディーゼルエンジン）

・サバテサイクル

・スターリングサイクル（スターリングエンジン）

・ランキンサイクル（蒸気タービン）

・再生サイクル、再熱サイクル

・冷凍サイクル

 

めっちゃいっぱいある。

書いていて気づいたが、だいたいJSMEテキストシリーズ熱力学そのまま1冊分の内容である。

 

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これです

 

エアコンはヒートポンプだから100の電気から100ではなく700の熱を出すことができるなんて、意識したこともなかった

 

理想気体の状態方程式がPV=mRTで紹介されたときはマジでびっくりした（mは質量、Rは気体定数で、気体の種類による）

 

冷やす方も熱力学のジャンルになるの、考えてみれば当たり前だけど何故か新鮮な感じがした

 

 

流体力学I

四力学その4。気体や液体の流れについての学問。

かなり苦手だった。もう何も覚えていない。まず基本方程式がナビエ・ストークス方程式（NSeq.）な時点で意味不明だし、無次元数がいっぱい出てくるけど結局「流速の音速との比 : マッハ数」（575）しか覚えていない。そんな学問。

 

 

ノートによると主な内容は

・導入（風船を送風機でトラップするやつの実演、飛行機が飛ぶ理由）

・流れの基礎（ラグランジュ表記とオイラー表記、物質微分、流脈・流跡・流線、ニュートンの粘性法則）

・流管に沿う流れ（連続の式、エネルギー保存則、ベルヌーイの式、管摩擦損失と入口損失）

・静止流体の力学（水圧、オイラーの平衡方程式、マノメータ、浮力、容器の等加速度直線運動・回転運動）

・運動量法則（検査体積の設定、運動量方程式、角運動量方程式）

・流体の運動方程式（ナビエ・ストークス方程式）

という感じ。（無次元数がいっぱい出てくるのは流体力学IIだったようだ。やっぱり何も覚えていない。）

 

手書きメモA4両面1枚のみ持ち込み可の試験だったので、持ち込み資料づくりを頑張ってなんとか単位をとった記憶がある。

 

 略

 

 

制御理論I

制御理論の中でも古典制御を扱った講義。

そもそも制御理論って何ですかと言われてしまうと説明に困るが、とりあえず入出力の関係をなんか色々するのが制御である（だと思う）。掃除の時間に箒をひっくり返しててのひらに載せてバランスとるやつとか、あれも制御の一種ということもできる。小中学生も大したものである。

 

講義内容は、

・フーリエ級数展開、フーリエ変換

・ラプラス変換、ラプラス逆変換

・伝達関数

・ブロック線図

・1次系、2次系

・周波数制御

・ボード線図

・ラウス・フルビッツの安定判別法

・根軌跡

・ナイキスト安定判別法

・ナイキスト線図・ベクトル軌跡

・位相余裕・ゲイン余裕

・PID制御

みたいな感じ。正直あんまり覚えてないけど、ラプラス変換はここで叩き込まれた記憶がある。安定性の判別方法みたいなのは難しくて分からなかったが、ブロック線図やらフィードバックがどうこうみたいな話は工学部では無限に出てくるんじゃないかと勝手に思っているので、大事な講義だったなと思う。

 

当時は知らなかったが、古典制御はYouTubeに慶應義塾大学の講義動画が上がっているので参考になると思う。それと、制御工学を学んだことのある人の間では有名な「ボード線図体操」という謎の動画があるので、毎日踊ればよいのではないかと思う（大嘘）。

 

youtu.be

シュール

 

 なりません

 

 インパルス応答というのは系にデルタ関数の入力を与えているわけだが、死ぬほどざっくり言えば入出力の関係はハンマーでたたいてみればわかるということである（）

 

 ラプラス変換学びたてあるある、ラ変と略しがち

 

 ラプラス変換を使うと右辺がデルタ関数になってる微分方程式とかが解ける

 

 制御というのはまさにcontrolのことである（古典制御はclassical control）

 

 

ソフトウェアI、ソフトウェア演習

プログラミングの講義と演習。

プログラミングは本当に大学に入るまでやったことがなかったので結構苦手だった（あと周りが強すぎて怖かった）し、今でも苦手だ。

 

講義内容は、Pythonを4回やって中間試験、Cを7回やって期末試験という感じだった。大学の講義では珍しく、ちゃんと文法の基礎からやってくれて、関数だ再帰だポインタだみたいな感じで初心者の自分にはありがたかった。特にCを一通り習ったのは良かったと思う。プログラミング言語におけるC言語は、自然言語におけるラテン語くらい大事だなあと思った。

 

 当時は何もわからずただ従ってたけど、今思うとpythonを2系にしろはやばくないか、資料作り直してくれ

 

 

計測・信号処理

これもだいぶ仮称のセンスが無いのだが、計測器の種類や原理、計測にかかわる数理などについて学ぶ講義である。

 

主な内容は、顕微鏡の種類、力の計測（歪みゲージ）、その他の計測、離散フーリエ変換である。結構特殊なラインナップな気がする。

 

高校の電磁気で急にホイートストンブリッジとか何で紹介されたんだと思ってたけど、歪みゲージの「変位する→抵抗値が変わる→電圧が変わる」という原理のところでメッチャ使われてる回路らしい。伏線回収だ。

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可変抵抗に歪みゲージを用いたホイートストンブリッジ回路

ひずみゲージとは | 株式会社 東京測器研究所

 

その他の計測ではピエゾ素子とか、レーザーの干渉がどうのこうのとか、一定の振動数で振動させている微小デバイスの振動の変化で何かを測るみたいな話とかがあった気がする（何も覚えていない）。

 

そして離散フーリエ変換はマジで急に出てきた。

 

 

機構学

機構学の講義である。非常に機械系らしい分野と言えるのではないだろうか。

まず機構学の英語がmechanismなのがすごい。メカニズムじゃん。

（kinematics of machine、「機械の運動学」という場合もある）

 

内容を羅列すると（括弧内は出てくるキーワード）、

対偶と自由度（回転対偶、継手、グリューブラーの公式）

剛体の運動学（速度分値の法則、瞬間中心、セントロード、ケネディの定理）

リンク機構（クランク、てこ、スライダ、グラスホフの定理、スコッチ・ヨーク機構、チェビシェフの近似直線機構、アッカーマン・ジャントー機構、スコット・ラッセル機構）

カム機構（カム、フォロワ、躍度線図、圧力角）

加速度と座標系（非慣性系、コリオリ力、オイラー力、フーコーの振り子）

歯車機構（モジュール、ピッチ円、インボリュート曲線、傘歯車、ウォームギヤ、遊星歯車機構、差動歯車装置）

 

という感じ。やっぱこういうメカメカしい話はカッコ良いなと思う。印象に残っているのでキーワード羅列も多くなる。ただ内容はほとんど忘れた。

 

「歯車」はこの2年後期にめちゃめちゃ登場するキーワード（4科目くらいで出てくる）で、機械工学だなあと思っていたが、その後一切登場しなくなった。

 

 欲しい動きを1個のでかいモーターから取り出すには…みたいなのを考えるには必須

 

 歯車は色んな作品でモチーフになっている

 

 みんな大好き遊星歯車機構

 

 ニコニコ動画とかにあるすごい動画みたいに色々作ろうと思ったけど全然できん（当然）

 

 コリオリの力は知ってる人多いと思いますが、オイラーの力って知ってました？（僕はこの講義で初めて知りました）

 

www.oricon.co.jp

夢を届けるコリオリのチカラ

 

 スコッチ・ヨーク機構

 

 扇風機の首振り機構（扇風機は羽根と同じモータで首を振っている）

 

 講義室の椅子の自由度が2あった時のツイート

 

 

メカトロニクス

メカニクスとエレクトロニクスから生まれた造語であるメカトロニクスを学ぶ講義。機械系のための電子工学の基礎。

 

内容は（括弧内はキーワード）、

アナログ回路（図記号、抵抗のカラーコード、交流回路、アナログフィルタ、トランジスタ、オペアンプ）

デジタル回路（2進数、論理関数、標準形、カルノー図、組み合わせ回路、順序回路）

アクチュエータ（リレー、DCモータ、ACモータ、PWM、圧電アクチュエータ、油圧アクチュエータ）

 

という感じ。本来メカトロニクスでは「センサ」も重要な範囲であるが、計測の講義があるため割愛されている（珍しくカリキュラムに関して学科内での連携が取れている）。

 

講義を殆ど真面目に聞いていなかったため何も覚えていないが、アナログ回路とデジタル回路は後にコンピュータアーキテクチャの授業や電験3種の勉強で復習することになる。

 

ちなみに、所属を明かしたくないのにアドバイスするのも変だが、メカトロニクスの範囲は院試でめちゃめちゃ重要なので、、、めちゃめちゃ重要である。オペアンプとかローパスフィルタとか。

 

 メカトロニクスで自己ツイート検索して出てきたのがこれだった（最悪すぎる）

 

 油圧回路ってやったことありますか？　まあ僕も覚えてないですが

 

 試験前やぞ

 

 

設計工学I

機械系の特徴は色々あるが、「設計」というワードが含まれた講義が良く出てくるというのが1つあると思う。Iでは（まあ仮称だが）機械要素と設計のあれこれについて学ぶ。

 

内容は、

機械要素パートでは「強度、軸、材料・加工、軸受、動力伝達（ベルト・チェーン・歯車）、はめ合い、キー、スプラインとセレーション、軸継手・クラッチ、ねじ・リベット、シール」

設計あれこれパートでは「CVT（無段変速機）開発者講演、規格、UI設計、最適設計・ロバスト設計、安全設計（フェイルセーフ、フールプルーフ）、信頼性設計（故障の数理、バスタブ曲線、故障木解析）」

 

らくらく就職させてくれ

機械設計の基礎を叩き込まれていたらしい（例によって学んだ記憶が無い）。

ねじと歯車が出てきた。この学期はねじと歯車本当に大事。

 

 これはリズ

 

 

材料・加工I

様々な製品の生産、材料（特に鉄系材料）、加工に関することを学ぶ。

 

適当に目についたキーワードを羅列すると、

鉄-炭素合金の組成、製鉄、高炉、連続鋳造、焼入れ、マルテンサイト、SS400、SUS304、A2017、各種プラスチック、ゴム、セラミックス、ガラス、CFRP、液体の凝固、固体の変形、テーパ、モールの応力円、切削加工、溶接、ボルト締結、はめ合い、接着、射出成形

 

という感じ。製鉄のあれこれとか金属材料の製品名と特徴を覚えるのが大変だった。

鉄パイプの作り方が3通りくらいあるということを知った。

 

あんまり産業産業してなさそうな他の学科の人も結構この講義受けに来てたけど聞いてて面白かったんだろうか。

 

教員自体が面白くて印象に残っていた。あと珍しく優上だった（そういう点でも楽単と言えるか）。

 

 製鉄で刀使ノ巫女・スタァライト思い出して盛り上がる2018年

 

「作りたい形とその加工法」が奇跡的にポジション・ゼロだった 

 

 

学科演習I

必修の演習の授業。毎週2コマぶち抜きで行われた。

内容は大まかには機械工学実験、CAD演習、手描き製図演習の3つに分けられる。

 

実験は、金属の引っ張り試験を見学したり、PID制御のパラメータ調整を実物に対してやったりという内容で、だいたい演習時間内に課題をやって終わり or 小レポートを作成という感じだった。基本的には前期課程の実験よりも負担が軽いものであった。ただ1個だけレポートが異様に重い実験があった記憶がある。

 

CAD演習は黙々とCADの課題を進めていくというもので、隔週で行われたので演習の半分はこれだった。使用ソフトはSOLIDWORKS。教養課程でCADの講義を取っていたので幸いにも途方に暮れずに済んだ。

 

製図は初めての経験だったが、いろいろ約束事が多いし、つまらないし、チェックが厳しいので演習はめちゃめちゃ嫌だった。定規で描いた線ガチアンチになる。教養課程で製図の講義は取っていなかったので無事途方に暮れた。これよりヤバい製図をやっている航空や建築・都市の人には頭が上がらない。あと風立ちぬの登場人物とかヤバい。

 

music.amazon.co.jp

同じ空を見上げています、いま

 

あと、1回だけ加工実習が工房であった。作業着に身を包み、人生初旋盤・フライス盤・ボール盤を経験した。語彙力が無いが「ここまで機械工だとは…」という感情になった（嫌な感情ではない）。

 

 愛知工科総合高校は「旋盤回せる東大生を」というタイトルで記事になっていたことがある

 

 

 

以上、週17コマ29単位ぶんの記録でした。

 

2年前期との差ヤバくないですか？？？　ラテン語とかどこ行った？

（文系科目が無いとか以前に、そもそも自然科学があんまり無い）

 教養課程の時より格段に「何学部なんですか？」みたいな質問に答えやすくなった

 

 力学マン

 

 ただし、卒業まで機械工学ばっかりなわけではなく…（今は講義聞いてても歯車とか全然出てきません）

 

おわりです。（めっちゃ執筆に時間かかった）