書き込み式はじめての水理学

寺田一美東海大准教授博士（環境学）著

はじめて水理学を学ぶ人に向けて，必要最低限の公式・内容に絞ると共に，正しく計算できるスキルを養うために，書き込み式を採用。

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発行年月日: 2019/04/26

判型: B5

ページ数: 134ページ

ISBN: 978-4-339-05264-0

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定価

2,530円(本体2,300円+税)

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目次
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本書では，はじめて水理学を学ぶ人のためにできる限りわかりやすく，シンプルに，水理学の基本を解説した。必要最低限の公式，内容に絞るとともに，正しく計算できるスキルを養うため，書き込み式を採用している。

この本ははじめて水理学を学ぶ人のために，できる限りわかりやすく，シンプルに，水理学の基本を伝えたいと思い作りました。大学・短大や専門学校・高校の学生さんはもちろん，土木関連の職に就かれた方，ダムや河川に関心を持った方など，ほんの少しでも水理学に興味を持ってくれた方，学ぶ機会を得た方に，入門書として役立ててもらいたいと思い書きました。

大学で教鞭をとり始めてから，文系出身の学生さんや，とにかく数学や物理が苦手！という学生さんなど，さまざまなバックグラウンドを持つ皆さんに，いかに水理学を理解してもらい，その基本スキルを身に付けてもらうかを考えてきました。約10年の教員生活で私が得た結論は，とにかく自分の手を動かして，公式を書く，問題を解く，それを繰り返すことでした。

水理学は，水の力，エネルギーを考える学問です。土木工学科では三力学の一つとして教えられることが多い重要な基礎科目です。具体的には，ダムのゲートに働く力，ポンプや河川・水路の流れなど，実際の現場で必要となる知識を学びます。本書では，まず第1章で単位など学習に必要な基本事項を学び，第2章で水の基礎的な性質について学びます。第3章では動いていない（静止した）水の力学，第4章では流れのある水の基礎方程式，第5，6章でその実例（管水路と開水路）を学びます。

本書の一番の特徴は，内容をごくシンプルに厳選した点です。あれもこれも面白い，たくさん伝えたいという気持ちは山々ですが，とにかく「勉強苦手！」というビギナーさんでも水理学の初歩が身に付くよう，必要な公式，内容に絞りました。中には理論式をもっと知りたい，物足りないという人もいると思います。水理学は歴史のある学問であり，尊敬すべき良書がたくさんあります。巻末の参考文献に一部ご紹介しましたので，より奥深い水理学の世界にぜひチャレンジしてみてください。

くどいようですが，水理学をマスターするためには，まずはとにかく，正しく計算できるスキルが必要です。そのためには，訓練あるのみです。自分の手を動かして書いてみること，論理立てて数式を展開していくことが重要です。漫画を楽しむためには文字が読めなければならないように，水理学を楽しむためには，物理・数学の基本的スキルが必要です。本書では単位・次元などの基礎から始まります。
学び始めるに遅すぎることはありません。一緒に頑張っていきましょう！

寺田一美

1.　次元と単位
Lesson1　有効数字と単位
　1-1.　有効数字と精度
　1-2.　有効数字の表記方法
　1-3.　次元と単位
　1-4.　CGS単位系，MKS単位系と国際単位系（SI）
　1-5.　力の単位
　1-6.　圧力の単位
　1-7.　仕事の単位
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson2　絶対単位系と重力単位系
　2-1.　体積と質量の単位
　2-2.　絶対単位系と重力単位系
　2-3.　密度と単位重量
　理解度チェック！
　練習問題

2.　水の性質
Lesson3　水の物理的性質（毛管現象とパスカルの原理）
　3-1.　水の密度
　3-2.　表面張力と毛管現象
　3-3.　水の粘性
　3-4.　水の非圧縮性
　3-5.　パスカルの原理
　理解度チェック！
　練習問題

3.　静水圧
Lesson4　基本（静水圧①）
　4-1.　静水圧とは
　4-2.　ある水深zにおける静水圧
　4-3.　圧力水頭
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson5　全静水圧と断面一次モーメント（静水圧②）
　5-1.　静水圧pと全静水圧P
　5-2.　図心と重心
　5-3.　板に働く全静水圧P
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson6　作用点と断面二次モーメント（静水圧③）
　6-1.　静水圧pと全静水圧P
　6-2.　作用点Cと断面二次モーメント
　6-3.　図心Gまわりの
　断面二次モーメントI0
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson7　傾斜平面に働く静水圧（静水圧④）
　傾斜平面に働く全静水圧Pと作用点の位置hC
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson8　曲面に働く静水圧（静水圧⑤）
　ラジアルゲート
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson9浮力
　9-1.　アルキメデスの原理
　9-2.　浮心と吃水
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson10　浮体の安定
　10-1.　ケーソンとは
　10-2.　浮体の安定
　10-3.　浮体の安定と傾心M
　理解度チェック！
　練習問題
Exercises1　静水圧

4.　流れの基礎と三つの支配方程式
Lesson11　流れの基礎と連続の式（質量保存則）
　11-1.　流体力
　11-2.　流速と流量
　11-3.　開水路と管水路（流れの種類①）
　11-4.　定常流と非定常流（流れの種類②）
　11-5.　連続の式（質量保存則）
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson12　ベルヌーイの定理
　12-1.　水の3大エネルギー
　12-2.　ベルヌーイの定理
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson13　ベルヌーイの定理の応用
　13-1.　ベルヌーイの定理と連続の式
　13-2.　ピトー管
　13-3.　ベンチュリ管
　13-4.　オリフィス
　13-5.　堰による流量測定
　練習問題
Lesson14　運動量保存則
　運動量保存則74理解度チェック！
　練習問題
Exercises2　ベルヌーイの定理

5.　管水路の流れ
Lesson15　実在流体のベルヌーイの定理（管水路の流れ①）
　15-1.　摩擦損失と形状損失
　15-2.　損失水頭を考慮したベルヌーイの定理
　15-3.　ダルシー・ワイズバッハの式
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson16　マニングの公式（管水路の流れ②）
　16-1.　レイノルズ数Re
　16-2.　粗度係数n
　16-3.　流積Aと潤辺S，径深R
　16-4.　マニングの公式
　16-5.　マニングの粗度係数と摩擦損失
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson17　形状損失水頭（管水路の流れ③）
　17-1.　形状損失水頭の種類
　17-2.　流入による損失水頭he
　17-3.　曲がり・屈折による損失水頭hb，hbe
　17-4.　断面変化（急拡・急縮）による損失水頭hse，hsc
　17-5.　流出による損失水頭ho
　練習問題
Lesson18　水車とポンプ（管水路の流れ④）
　18-1.　単線管水路の損失水頭
　18-2.　水車
　18-3.　ポンプ
　練習問題
Exercises3　管水路の流れ

6.　開水路の流れ
Lesson19　比エネルギー（開水路の流れ①）
　19-1.　開水路の特徴
　19-2.　比エネルギーと限界水深
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson20　常流・射流・フルード数（開水路の流れ②）
　20-1.　ベスの定理
　20-2.　ベランジェの定理
　20-3.　フルード数と常流・射流
　理解度チェック！
　練習問題
Lesson21　平均流速公式（開水路の流れ③）
　21-1.　平均流速公式
　21-2.　台形断面水路の径深R
　21-3.　水理学上有利な断面
　21-4.　不等流計算
　理解度チェック！
　練習問題
Exercises4　開水路の流れ

参考文献
Exercisesの解答
おわりに
索引