「技術系公務員・技術士試験」 解答力を高める 機械4力学基礎演習 - 材料力学,機械力学・振動・制御,熱力学,流体力学 -

「技術系公務員・技術士試験」 解答力を高める 機械4力学基礎演習 - 材料力学,機械力学・振動・制御,熱力学,流体力学 -

機械系の大卒技術系公務員と技術士資格の合格対策本。機械4力学の過去問をまとめ、機械工学全般の基礎知識が学べるよう工夫した。

ジャンル
発行年月日
2019/01/15
判型
A5
ページ数
160ページ
ISBN
978-4-339-04659-5
「技術系公務員・技術士試験」 解答力を高める 機械4力学基礎演習 - 材料力学,機械力学・振動・制御,熱力学,流体力学 -
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  • 内容紹介
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  • 著者紹介

本書は,機械系の「大卒技術系公務員」と「技術士資格」の合格対策本である。厳選した機械4力学(材料力学,機械力学・振動・制御,熱力学,流体力学)の過去問を解くことによって,機械工学全般の基礎知識を学べるように工夫した。
公務員試験と技術士第1次試験に採用された良質な基礎的問題を考察することで、読者の演習能力をより手堅いものとする。従来の演習テキストは問題と解答が離れているが、本書は問題に続いて解答説明が示されている。本書の読み方は、自分で解かずに、読書のように、一気に問題とその解説を読んでいただきたい。1回目は1冊を7時間以内で問題と解答を読み通す。2回目は問題だけを読み、1分だけ自分で解答の公式と道筋を思い浮かべる。その後に解答説明を見て「やっぱり!」もしくは「そうだった!」の感想を持つ。仕上げに、本書テキストから離れて技術士過去問、公務員過去問、大学院入試問題をノートと鉛筆を用いて自分で解いてみる。本書は問題演習本なのに「ノートと鉛筆を用いない」使い方をお勧めする。
なお、本書を編纂する過程において、私の所属ゼミ生に公務員過去問の解法を講義した。その結果、過去10年間で土井ゼミ生60名が国家公務員(経済産業省、国土交通省、厚生労働省、防衛省、警察庁、航空・海上自衛隊幹部)と上級職地方公務員(東京都、広島市、京都市)に勤める。このうち2名はキャリア官僚として特許庁および防衛装備庁で活躍する。また、土井ゼミ生2名が広島大学大学院と岡山大学大学院に進学した。
本書は「鉄板の基礎能力」を標榜している。このため、基礎に限定しているため「物足りない」「不足している」と感じるかもしれない。しかしながら、大切な最大公約数的知識と演習能力習得を目的としているので、本書で自己の知識を確認した後は、高度な問題演習テキストが多々存在するので次の段階に進んでいただきたい。
本書の演習能力養成目的とは関係ないが、本書中に小職人生航路の「こぼれ話」を7つ挿入した。御笑覧いただけるとありがたい。

本書は,機械工学における「大卒技術系公務員」や「技術士資格」の合格対策として最も効果を発揮するようにつくっています。本書で取り上げる問題は,機械工学分野の問題として代表といえる公務員試験と技術士試験なので,これらの解法を通じて機械工学全般の基礎知識を固めることができます。一方,大学院入試や大学3年次編入試験はさらにレベルの高い問題や各大学の特徴ある問題が出題されます。とはいえ,最初に本書の演習問題を通じて機械4力学の基礎を固め,次に大学院入試や大学編入試験問題に向き合うと,さらに学習効果が高まることでしょう。また,機械4力学をこれから習う人や他分野出身ではあるものの機械工学分野の問題に対して解答力を身に付けたい方にも十分対応できるよう配慮しています。

本書の目的は,大学および高専の機械工学系の学生に対する機械工学基礎解答力養成を第一としています。またそれ以外にも,技術系公務員や技術士資格に合格したい方,短期間に機械工学全般を復習したい社会人の方(機械工学分野出身でなくてもOK)も対象としています。

そのため,学校で機械工学を習っていない未学習者にも理解できるよう工夫しました。一つ目は,各力学の章冒頭に問題解法に用いる公式をすべて集めました。二つ目は,各問題とその解説を1ページもしくは見開き2ページに限定し見やすくしました。三つ目は力学イメージをできるだけ図解したことです。機械4力学は高校物理の力学を基礎としています。機械工学は目に見え体感できる物理学を応用した学問です。このため,高校物理の知識があれば機械工学をまだ習っていなくても本書の解法を十分理解できます。また問題の難易度も基礎に留めています。

私は現在,地方私立大学で制御工学を教えています。機械工学各力学の専門家ではありませんが,制御工学では機械工学全般を扱います。これまで,毎年10名程度のゼミ生を受け持ち,第7期まで巣立ちました。今まで土井ゼミOBの内47名が技術系公務員として就職しています。具体的な進路を挙げると,国家総合職の特許庁審査官,国家専門職の労働基準監督官,航空・海上自衛隊技術幹部,国家一般職では中国経済産業局,中国・九州・四国地方整備局,中国・四国管区警察局,船舶・航空機・自動車検査官,中国総合通信局,地方上級職では東京都・東京23 区,横浜市,広島市などに進み,嬉しいことにこれまで離職者はゼロです。

国家一般職公務員採用試験は午前に基礎試験(教養試験),午後に専門試験(数学・物理・機械工学)と論述(作文)試験があり,最近3年間の一次筆記試験合格ボーダーラインは基礎試験30%(足切点)・専門試験40%です。また,国家一般職では一次筆記試験合格後の最終不合格の割合はたった20%です。一方地方自治体は筆記試験に合格しやすいもののその後の面接が厳しく,筆記試験合格後も半分は不合格となります。

技術士一次試験は各科目50%以上の正解で合格します。合格率も機械部門について例年50%程度です。ただし,技術士資格に至るには一次試験合格および業務経歴7年以上を経てようやく二次試験の受験資格が得られます。このため技術士合格者の平均年齢は40代と高く二次試験の合格率も20%程度と難関です。しかしながら,難しいからこそ技術士資格の価値は高く,会社によっては博士号と同待遇の評価を受けます。

読者の中には公務員試験や技術士試験に関心を持たれない方も多いかもしれません。本書はあくまで題材として試験問題を用いており,本来の第一目的は機械工学の基礎力を高めることです。皆様の機械工学理解の期待に本書が応えられることを心から願っております。

2018年11月 土井 正好

1. 材料力学
1.1 応力とひずみ,軸のねじれ(8題 問1~8)
1.2 はりの曲げ(5題 問9~13)
1.3 断面二次モーメント・座屈荷重(6題 問14~19)
1.4 棒のねじり(4題 問20~23)
1.5 薄肉円筒(3題 問24~26)
1.6 組み合わせ応力(1題 問27)
1.7 熱応力(2題 問28~29)

2. 機械力学・振動・制御
2.1 力のつりあい(4題 問30~33)
2.2 滑車(5題 問34~38)
2.3 慣性モーメント(3題 問39~41)
2.4 物体の運動(5題 問42~46)
2.5 振動(5題 問47~51)
2.6 制御(7題 問52~58)

3. 熱力学
3.1 熱仕事・融解熱(4題 問59~62)
3.2 理想気体の状態変化(5題 問63~67)
3.3 熱サイクル(6題 問68~73)
3.4 燃焼(2題 問74~75)
3.5 伝熱・比熱(3題 問76~78)
3.6 エントロピー・エンタルピー(3題 問79~81)

4. 流体力学
4.1 静水力学(3題 問82~84)
4.2 動水力学(6題 問85~90)
4.3 流れ(7題 問91~97)
4.4 ピトー管・マノメータ(7題 問98~104)

読者モニターレビュー【 JAZZCAT 様(業界・専門分野:鉄鋼機械エンジニアリング )】

レビュアーは、土井正好氏による著書「解答力を高める機械4力学基礎演習」をレビュー致しました。その結果を箇条書きにて、下記致します。

① 本書は、「大卒技術系公務員」および「技術士資格」双方の合格対策本として書かれた著作です。そのため、扱われている演習問題は全て、双方の試験の「過去問」です。一般的に言える事項ですが、試験に合格するための最短経路は、その試験の「過去問演習の繰返し」に限ります。その理由は、「過去問」という名の通り、「実際に出題された実績のある問題」であるため、実際の試験と同じレベルで演習を行うことで、合格ラインに達することができるからです。この点で、本書は非常に良い書籍だと感じました(技術士資格の書籍は多く販売されていますが、公務員試験特に技術系の書籍の販売は、意外に少なく、情報量が不足しているように感じます)。
なお、他資格の試験の対策本などでは、著者が過去問を参考に作成した創作問題の演習により、実力をつける形式のテキストが発売されていますが、それでは、実際に問題を作成している出題者の意図と食い違いが発生する場合が多く、試験本番で困ることが多いと思われます(レビュアーも経験済みです)。

② ①に記載した通り、公務員試験と技術士資格の2つの試験の対策本としており、レビューをご覧になられている方の中には、「別々の試験なのに、同じ対策本にしてよいのか?」と疑問を抱かれる方もいらっしゃるかと思います。
レビュアーは、技術士資格の1次試験はすでに合格済みで、その対策として本書も5~6回ほど繰り返して演習したことがあります。その際に気づいたことですが、両者の試験(公務員試験は、おそらく、択一式の問題かと思われます)は、レベル、内容ともに、非常によく似ている問題が出題される、ということでした。そのため、双方の演習をすることで、さらに合格する確率を高めることが可能になるかと思います。
なお、本レビューを書くにあたり、レビュアーは再度、約7割の問題を解いた上で、レビューを書いていることを付記しておきます(残りの3割の問題は、時間の都合上、解ききれなかった問題や実際に出題された際にも、解く必要がない問題(解けるだけの余裕のある時間が無いと予想される問題)およびレビューを書く時間を考慮したため、解かなかっただけです。本来であれば、全問解くべきです。この点、ご了承頂ければと思います)。

③ 本書に記載されている演習問題は、著者の実績に基づき選定されたものである点も、非常に信頼がおけるものと思いました。本書の前書きにも書かれている通り、著者の研究室の卒業生の約7割が公務員試験に合格している実績を考えれば、言うに及ばず、と思います。
その中で選定された問題群が本書に記載されているので、まずは、それらの問題を繰返し行い、試験の対策を行うのが得策かと思いました。

④ 本書はまた、「機械工学基礎解答力養成」を第一の目的としている点でも、非常に活用できる良書であると思いました。その理由は、下記のレビュアーの考えによります。

a) 機械工学で扱う内容は非常に多岐にわたる(ここ最近は、より専門性が高くなっているため、多くの内容を勉強しなくてはならなくなり、時間が不足するようになっているように感じます)ため、1科目ずつのテキストの販売は多いですが、公務員試験や技術士試験などの資格試験の場合のように、機械工学の基礎科目(4力学+制御と考えればよいかと思います)の全範囲から出題される場合に対応できる書籍は、ほとんど無いように思われます。そのため、試験対策には、最低でも4~5冊のテキストをやり直す必要があり、時間的にも、金銭的にも多大な浪費となります。その点、本書は、上記の機械工学の基礎科目が「1冊で、コンパクトにまとめられている」ため、時間的、金銭的な問題もクリアできるかと思います。

b) 扱われている問題は、公務員試験と技術士試験の過去問ですが、双方とも、「非常に良く練られた良問」であると思います。そのため、機械工学の基礎知識が、自身に身についているかどうかを確認するにはもってこいの題材かと思います。

c) 本書は、日常の学習の演習書としても、また、大学や高専の試験対策としても、非常に適切な教材であるものと思いました。下記d) にて言及した通り、公務員試験、技術士試験は決して難問が出題されるわけではなく、基礎力に裏打ちされた基礎知識を試す問題が出題されます。この点では、上記の大学や高専での中間、期末試験でも同様のことが言えるものと思います。まさに、日常の試験対策用と公務員・技術士試験対策用として活用できる、一石二鳥の書籍だと思いました。

d) レビュアーは某エンジニアリング会社に勤務する会社員であり、技術系の教育を担当したことがあります。その中で感じたことは、新入社員はおろか、中堅社員でも、本書に記載された問題をスラスラと解ける方は少ないのではないかと思いました。しかし、これらの試験の問題は決して難問ではなく、基礎力に裏打ちされた基礎知識があれば、問題なく解ける問題であると思います。そのため、ある程度はこれらの問題を解くことができなければ、会社での業務や課題、開発や研究に、機械工学の知識を活用するのは難しいのではないかと思われます。

e) 上記a)と重複する点がありますが、本書は、機械工学の基礎科目が1冊でコンパクトにまとめられているため、「必要な項目」および「(試験で)頻出される可能性が高い項目」がもれなく含まれている点が良いと思いました(目次を参照願います)。なお、各位で「これも必要では?」と感じられた項目がある場合には、適宜、所有されている書籍や試験の過去問などで補足頂ければ、より良いと思います。

f) e)の補足的な内容(1つ目)になりますが、公務員試験や技術士試験(ともに、択一式)は、確実に正しい答えが出る問題しか出ない(出せない)と思います。そのため、自ずと頻出問題は決まってきます。頻出問題は言い換えれば、出題者が受験者に知っておいてもらいたい(知っておくべき)事項、と解釈することもできるかと思います。特に、技術士試験は、過去問を流用することを明記していますので、その点でも、本書のコンセプトは意義があるものと思います。

g) e)の補足的な内容(2つ目)になりますが、これは本書の特徴ともいうべき点とも言えますが、演習問題1問に対して、解答が見開き1ページから多くて3ページにまとめられている点です。そのため、試験対策の時間を取りづらい方や、短期間で機械工学の主要分野を復習したい方にも「計画が立てやすい」、「モチベーションが上がる(1日1題ずつ問題を解くなど)」といったメリットがあると感じました。

⑤ まえがきにも書かれている通り、各章のはじめに、その章の問題を解くための公式がまとめられています。これらの公式を通じて、その分野の概略を把握するのには、非常にもってこいだと思いました。ただし、これらの公式は、それが導出された背景や内容を自分自身で説明できるようにしておく必要があると思います。その理由は、それらの公式をそのまま適用することが可能な問題は少ないと思われ、問題とそれらの公式の意味する内容を理解した上で、解答する必要があるからです。特に、公務員試験や技術士試験は、ひとひねりされている問題が多い(そのために、良問と上記で記載致しました)ので、それらに対応するためには、やはり、上記を鑑みる必要が多分にあるかと思います。

⑥ 本書全体を通じての一番の特徴は、何といっても、問題文を図解化している点にあると思います。公務員試験、技術士試験の問題は、文章だけで構成されている場合が多く、図にしてみないと分からないことが多いように思います。これは、問題を解く際の基本的な心構えかとレビュアーは考えていますが、本書でも一貫して、「図解化→解答」の手順を踏んでおり、非常に良いと感じました。

⑦ 本書に記載されている解答は、各章のはじめにまとめられている公式を最大限に利用してはいるものの、途中の式変形や考え方は丁寧に書かれており、読んでいても戸惑うことはないものと感じました。特に、n乗根を開く計算などは丁寧に記載されており、とても良いと思いました。公務員試験は受験経験がないため不明ですが、技術士試験の場合、持ち込める電卓は平方根計算ができる「普通の電卓」のみですので、n乗根の計算やlog、lnなどの対数計算は電卓ではできません(対数計算は、問題文中に値が記載されているので、特に悩む必要はないかと思いますが)。そのため、手計算でできるように日ごろから訓練する必要があります(どの問題も、うまく手計算で回答が出るように工夫されているように感じます)。

⑧ 公務員試験を受験される方は、是非とも、本書の購入と共に、同著者による新刊本「工学につながる数学・物理入門演習」もセットで購入の検討をして頂ければと思います。実際、公務員試験は双方の試験を課されるためです。

以上、簡単ではありますが、本書をレビューした結果を記載致しました。本書をご購入予定の方々のご参考になれば、非常に幸いです。

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土井 正好(ドイ マサヨシ)

大阪府池田市に生まれ中学まで育ち、塾帰りのある夜、くたびれたサラリーマンに囲まれた阪急電車に絶望して、「全く考えられない仕事に就こう」と弓削商船高専へ進学しました。しかし特殊な職業であるため、教官と先輩から「海で生きていくには!」と叱られ続けて学生時代を過ごし、当時「あすなろ白書」のような緩い大学生をしてみたいと願い、豊橋技術科学大学へ3年次編入学しました。勿論立派な大学ではあるものの、豊橋駅前からバス40分の酪農畑に研究棟がそびえ立ち、市内街中にある私立文系 愛知大学生を恨めしく眺めていたのを覚えています。

大学生だけ体験できたことに納得し、元の進路に戻って新日本海フェリー 三等機関士として就職しました。しかし自分には「壊れた機械を直す能力と情熱」に欠けることを思い知り、また小樽入港時には朝3時に起こされ、20日連続で勤務し、その結果、「毎日その日に帰れて、毎週末は休日のサラリーマンて最高だな」と気づかされました。

しかし時すでに遅し就職氷河期、ハローワークには大卒らしい仕事はなく、仕方なく公務員試験に合格して強制的に就職しようと思い立ちました。仕事さえ見つかればそれだけでいいと手当たり次第の公務員(神戸市消防局、運輸省船舶検査官、東京消防庁)を受験した結果、防衛庁から最速で内定をいただけ、私は「行きます」と秒で即答しました。

防衛庁も多種多様な仕事があるものの私は船出身なのになぜか航空自衛隊飛行開発実験団に配属されました。さらに、機械出身なのに所属は電子戦技術隊です。やっていけるものか心配になり、同僚に「専門外かも」と相談すると「大丈夫、僕の奥さんは英文科出身で航空機の整備小隊長してるから」と、自衛隊の懐の深さ?に感動したものです。防衛庁は航空自衛隊そして本庁内部部局勤務を経て10年間で退職しました。防衛庁において私は防衛大学校大学院への進学機会を頂戴し、私のお師匠さんである 東京都立大学名誉教授 森泰親先生から高度でかつ親しみ深い指導を20年間に亘り受けました。また副指導教官として筑波大学教授 中内靖先生と話題が尽きない楽しい交流が続きます。さらに、防衛大学校 名誉教授 生天目章先生も分野が異なるものの、私の博士号取得の道筋を開いていただきました。そして、博士号は恩師 森先生よりお願いいただき、慶應義塾大学 名誉教授 佐野昭先生に学位審査の主査を引き受けていただきました。全てのチャンスは尊敬する先生方から頂戴したと改めて気づかされます。

防衛庁10年間の勤務のおかげで、いつの間にか船よりも航空機が詳しくなりました。平成18年から防衛庁を離れ大学の教員として勤めたものの、再び縁あって平成27年に「アシアナ航空機着陸失敗事故」を地元テレビ局で解説し、令和2年の今年はNEDO 「航空機用先進システム実用化プロジェクト」の評価委員を任されます。

趣味は犬2匹、野良猫1匹を飼うこととなり、その事情で旅に出たいという矛盾を解決するため、リチウムバッテリーとエアコンが付いたキャンピングカーの取得を夢見ています。きっと、夫婦喧嘩の避難所にもなることでしょう。現在、練習のためレンタルキャンピングカーを何度も体験します。

土井正好