理工系・機械工学の力学　～大学生・高専生向け～

1. 大学の力学についていけない学生のための補習コース概要

基礎的な力学、熱力学、流体力学等の標準的なカリキュラムでおおむね最初の2単位分で学習する内容の補習をおこないます。

内容は主に日本機械学会のテキストに準じていますが、受講生が所属する大学のシラバスに沿って内容を調整します。

中間試験や期末試験対策に加えて途中の課題の考え方等についても指導します。ただし宿題代行は絶対にいたしませんのでご了承ください。

2. こんな理工系の大学生におすすめ

推薦入試や内部進学、編入、再受験などで大学の理工系・機械系に進んだ人の中には、高校物理や数学が苦手なまま進学してしまった人もいるでしょう。

大学のこれらの学部学科に進学した学生から、「大学の授業がわからない、力学を教えてほしい」という声が多く届きます。

特に入学して最初に迎える1年次前期の授業からいきなり力学が難しくなり、もともと物理が苦手だったとしたら、この先とても不安になることと思います。このコースではそんなあなたに、基礎力学、熱力学、流体力学およびこれらに近い科目の補習を提供します。

3. 1年前期の基礎力学がなぜ難しいのか

多くの理工系学部学科で、1年前期に基礎力学のような授業科目があります。シラバスでは高校物理の力学の延長のように見えますが、最初から微積分がどんどん出てきて「これは物理？数学？」と戸惑うかもしれません。

このあたりの科目は数学と物理という区別はもうなくなります。高校物理では微積分はほとんど出てきませんでしたが、大学の力学では微積分は当たり前のように使われます。最初のこのギャップが乗り切れないと、「大学の力学は難解」となってしまいます。

4. 流体力学・熱力学にも対応します

基礎力学の次に出てくる専門科目の力学関連は、材料力学、流体力学、熱力学です。材料力学では連続体や応力という概念を学びます。基礎力学がわかっていれば材料力学はそれほど難解ではありません。

流体力学では連続体の考え方が一歩進んで、固体ではなく流動状態になります。流体力学はそれまでの力学や「連続体・応力」という概念に加えて、速度ポテンシャルや流れ関数という特殊な考え方が入ります。ベクトル解析の知識や、粘性流体に入ればテンソルの概念も入ります。微分も偏微分がメインとなり、材料力学に比べて一気に難しくなります。

さらに熱力学ではマクスウエルの関係式なども入り、全微分など数学の知識も重要になります。そしてこれらの力学はまだ専門科目群の入口であり、通常は大学1－2年次に履修する内容です。

本コースでは流体力学、熱力学にも対応します。

5. 単位取得を目指すための短期集中サポート

大学の標準的な指導期間は1タームで15週です。本コースは当該タームだけの短期対応となるので、4回の個別指導で完結となります。5回以上が必要な場合も対応いたしますのでご相談ください。

6. 講座の内容（例）

以下の授業科目名は代表的なものです。大学によって科目名は異なりますので、よくわからないときはご相談ください。標準的な内容を紹介します。

基礎力学

質点のつり合い、質点の運動
単振動、減衰振動
質点系の力学
剛体の力学

熱力学

第0法則、第1法則、第2法則
熱力学の一般関係式
各種ガスサイクル
蒸気サイクル
冷凍サイクル

流体力学

静止流体
ベルヌーイの式
運動量
管内の流れ
物体回りの流れ
ポテンシャル流れ
Navier-Stokesの式

7. 受講の流れ

準備と打ち合わせ

大学のシラバス、大学で既に授業がスタートしているならその授業ノートや授業での配付資料、期末試験などの過去問があれば、それらを提供してください。

これらをもとに、個別指導の内容やスタイルを決めていきます

個別指導の前

大学での進度を教えてください。その際、新規に入手した授業資料や授業ノート（板書など）も送ってください。

板書は教室で撮影した写真ではなく、自分でとった授業のノートなどを写真で送ってください。

個別指導

個別指導の基本は大学の授業の補習です。毎回の大学の授業でよくわからないところなどの補習を個別指導で学びます。

個別指導では単なる補習だけでなく、2-3年次以降に学ぶ専門科目で扱われるであろう内容も盛り込んで話題を広げていきます。専門科目の面白さ、学ぶ楽しさを一緒に体験していきましょう。

期末試験の過去問が入手できたら、期末試験に向けての過去問解説や重要なポイントを個別指導で学びます。

個別指導の後

個別指導の授業終了後に、その日のポイントをまとめたpdfを送ります。

個別指導のメモ等を整理して、大学の授業のノートや資料とともに保管してください。期末試験前の準備勉強のときにすぐに参照できるようにしておいてください。

期末試験前

大学の授業で扱った例題や練習問題を振り返りながら、過去問に取り組みます。

8. [講師紹介] 大学理工系科目を専門とする個別指導

指導者は元大学工学部機械工学科の教員であり、熱力学および流体力学を専門として大学での教育・研究を担当していました。期末試験や単位認定にも関わっています。大学レベルの専門科目指導はなかなか見つからないと思いますが、本コースは大学でBest Teacher賞を受賞した経験豊富な専門家による個別指導ですので、安心してお任せください。

海外大学在学の場合でも対応が可能です。アメリカやイギリスをはじめ英語圏への大学の進学熱が高まっていますが、進学後に専門科目を英語で受講することに苦戦しているという声もよく聞きます。指導者は海外経験が多く、アメリカ機械学会の委員やカナダで技術コンサルタントの仕事もしており日本との違いも熟知しています。英語での指導も可能ですのでご相談ください

9. 過去の大学生の成果例

• 内部進学で物理が苦手なまま理工学部に進学し、1年次の前期に開講された基礎力学の授業が最初から全く理解できず途方にくれていた。期末試験2カ月前から個別指導を受講し、過去問対策を中心に勉強を進めた結果、3割が不合格になるという期末試験でA評価をもらった。

• 海外大学（英語圏）の工学部情報系に在籍していたが、physicsの授業が3週めあたりから全く理解できなくなり個別指導を受講した。毎週の授業が大学の授業の補習となっていて、期間中に3回あった小テストも最後の期末試験もすべてクリアーし無事に単位を取得して卒業できることとなった。

• 1年次前期の必修科目を落としてしまい、後期はこれ以上必修を落とせない状況だった。追試験になっていた熱力学は合格でき、後期開講の流体力学は優を獲得した。

10. 受講上の注意

• シラバス、大学の授業ノート、過去問を提供していただきます。

• 期末試験まで1カ月を切っている場合はお引き受けできません

• 4回シリーズで対応できるのは1科目だけですのでご注意ください。

• 大学入学時の基礎学力に著しく大きい問題がある場合は目的を達成できないことがあります。理工系で学ぶことができる目安としては、数学・物理とも共テで60%は取れるというレベルです。そこに満たない場合は理工系の内容に入る前にやるべきことがあるので、本コースではなく他の講師をあたってみてください。

[参考] 大学の力学の勉強法

大学の物理（力学）と高校の物理（力学）の違い

大学1年次で学ぶ基礎力学は、それ以降に続く〇〇力学のすべての基礎になる科目です。〇〇力学は完全に専門分野の勉強であり、高校物理と専門力学の間を埋めるために基礎力学があります。

専門分野での勉強への橋渡しとなるので、高校物理では出てこなかった微積分が当たり前のように使われて、大学の勉強は進みます。

大学の力学が難しい理由

簡単な運動方程式でも微分方程式の形で記述されます。そもそも微分方程式は高校数学の数IIIで積分法の応用の最後に2ページぐらいだけの勉強しかしていませんでした。しかし大学の力学ではそれが最初からいきなり出てきます。

そして「微分方程式って何だっけ？」などと考えているうちに授業はどんどん進み、運動の記述の問題ではベクトル表記やベクトルの外積など見慣れないものが予告なく次々と出てきます。微分方程式もどんどん複雑になって、別科目で勉強している「解析学」「微分方程式論」などの知識も必要になってきます。

さらに大学の授業は高校までと違って先生は優しくありません。必修科目でも成績が悪ければ容赦なく落とされます。

また大学受験のような定番の参考書なども存在しないため、勉強はすべて自己責任となります。

これらのことが重なって、大学入学直後に開講される基礎力学はとても難しく感じるはずです。

単位取得のための勉強法

まず当たり前ですが、授業には必ず出席し授業ノートをきちんととってください。配布資料があればそれらも整理して保管しましょう。期末試験に向けてこの二つは必須です。

提出物があるならそれも毎回期日までに必ず提出しましょう。

教科書が指定されているならその当該ページや練習問題を使って復習をします。基礎理論などでわからないところがあれば担当教官に聞きにいきましょう。

先輩たちから過去問を入手できるなら必ず入手してください。過去問の有無で期末試験対策がかなり違ってきます。数年分があると理想的ですが1年分だけでも大丈夫です。過去問と自分の当該年度の授業ノートや配布資料を比べると、期末試験問題はほとんど授業ノートや配布資料から出題されていることがわかると思います。

過去問がない、過去問情報が少ないときは、授業ノートと配布資料が頼りです。逆に「シラバスなし、過去問なし、授業ノートは不完全、配布資料は紛失」などのような状況では個別指導をおこなっても単位取得は困難と思われるので、本コースの受講をお断りすることがあります。