図 2 4 年間の流れ()4 年間の流れ 2
2 年: 4 つの力学を学ぶ
材料力学・機械力学・流体力学・熱力学の 4 つの力学を、講義と演習で集中して学ぶ 1 年です。工作実習や製図も本格的になり、図面に描いた部品を自分の手で削る経験もします。

ひとことで言うと
1 軒の家を、4 人の専門家が調べる
家を建てるとき、柱の強さ、地震の揺れ、風通し、冷暖房の効きは、それぞれ別の専門家が確かめます。機械も同じで、1 台を 4 つの力学という別々の目で調べます。2 年は、この 4 つの目を 1 つずつ手に入れる年です。

01
4 つの力学: 1 台の機械を 4 つの目で見る
2 年の中心は、材料力学・機械力学・流体力学・熱力学の 4 つの力学です。東京理科大学の機械工学科では、4 つとも 2 年の必修で、それぞれ「1A」「1B」の 2 つに分けて学びます。芝浦工業大学の基幹機械コースでも、材料力学 1・流体力学 1・熱力学 1・振動工学 1 が必修です。
4 つの力学は、同じ機械を別の目で見る学問です。ドライヤーなら、落としても割れない持ち手の形は材料力学、モーターの揺れや音は機械力学の問題です。出てくる風の量は流体力学、ヒーターで空気を温めるしくみは熱力学で考えます。
どの力学も、1 年で学んだ微分積分と微分方程式を使います。4 つが分かると、壊れない・揺れない・効率のよい機械を、作る前に計算で確かめられるようになります。
4 つの力学は、どれも 1 年の数学と物理の上に立っています。
図解4 つの力学で考えること
- 材料力学部品が壊れないか、どれだけ曲がるか
- 機械力学動きと揺れ(振動)を計算する
- 流体力学空気や水の流れと、流れが生む力
- 熱力学熱と仕事の変換、エンジンの効率

02
講義と演習: 毎週解いて身につける
力学の科目は、講義と演習がセットになっていることが多くあります。東京理科大学では、材料力学・熱力学・流体力学・機械力学のそれぞれに演習の科目があります。講義で習った式を、演習の時間に自分の手で使って問題を解きます。
演習の問題は、図を描くところから始まります。どこにどんな力がかかるかを矢印で描き、つり合いや運動の式を立て、数学で解きます。最後に、答えの単位と大きさがおかしくないかを確かめます。
扱う単位も増えます。力はニュートン(N)、圧力はパスカル(Pa)、エネルギーはジュール(J)です。1 Pa は、1 m² あたり 1 N の力がかかる圧力です。単位をそろえて計算する習慣が、まちがいを大きく減らします。
図解演習の 1 問を解く流れ
- 1図を描き、力を矢印で表す
- 2つり合いや運動の式を立てる
- 3微分積分や微分方程式で解く
- 4単位と答えの大きさを確かめる

03
工作実習と製図: 図面の部品を自分で削る
2 年には、実習工場での工作実習を置く大学があります。東京理科大学では、機械工作実習 1・2 と、加工の方法を学ぶ機械工作法の講義が 2 年の必修です。旋盤やフライス盤などの工作機械で、図面どおりに金属を削ります。
工作機械は、使い方をまちがえると大きなけがにつながります。労働安全衛生規則では、ボール盤などの回転する刃物に手が巻き込まれるおそれがあるとき、手袋を使わせてはならないと定めています。実習は、こうした安全の決まりを学ぶところから始まります。
製図も本格的になります。芝浦工業大学では、2 年の必修の機械設計製図 2 は、機械設計製図 1 の単位がないと受けられません。自分で削った経験があると、加工しやすい図面とは何かが分かってきます。
図解工作実習の 1 日(例)
- 9:00安全の確認服装と機械を点検し、注意を聞く
- 9:30旋盤丸い棒の外側を削り、段を付ける
- 12:00昼休み削った部品を班で見せ合う
- 13:00フライス盤平らな面と溝を削る
- 15:30測定ノギスで測り、図面と比べる
- 16:30片付け・日誌切りくずを掃除し、気づきを記録


04
鳥人間と人力飛行機: 力学を空で試す
授業で学ぶ力学を、課外活動で試す学生もいます。その代表が、読売テレビが 1977 年から開いている鳥人間コンテストです。会場は琵琶湖の東岸、滋賀県彦根市の松原湖岸で、自作の人力飛行機で飛んだ距離などを競います。
機体は、水面から高さ 10 m のプラットホームから飛び立ちます。人力プロペラ機の部門では、沖島側と竹生島側の 2 つの折り返し点を往復します。両方を回りきると、記録は 42.195 km になります。2026 年の大会は第 48 回でした。
東京工業大学(現・東京科学大学)には、「マイスター」というものつくりサークルがあります。2017 年の第 40 回大会では、16,801.28 m を飛んで 15 チーム中 5 位でした。1 年かけて作った機体で、6 回のテスト飛行を重ねて本番に臨みました。翼の骨組みが折れないか、翼がどれだけ機体を持ち上げるかなど、2 年で学ぶ力学がそのまま機体の設計になります。


05
つまずきやすい点: 4 つが一度に始まる
2 年は、4 つの力学の講義と演習が同じ時期に重なります。どれも微分積分と微分方程式を使うので、数学があいまいなままだと、いくつもの科目でまとめてつまずきます。1 年の数学のノートを見直す時間を、早めにとっておくと安心です。
大学によっては、2 年の終わりに 3 年へ進むための条件があります。芝浦工業大学の基幹機械コースでは、2 年の終わりまでに 72 単位以上を取っていないと 3 年に進めません。単位を落とさない計画も、2 年の大事な課題です。
乗り越え方の基本は、演習の問題を自分の手で最後まで解くことです。解答を読んで分かった気になるのと、白紙から解けるのとでは大きな差があります。友だちと解き方を説明し合うと、どこが分かっていないかがはっきりします。
高校生のうちに試せること
鳥人間コンテストの記録を調べる
公式サイトの「大会の歴史」では、過去の大会の記録をチーム名で検索できます。気になる大学のチームが、年ごとに記録をどう伸ばしたかを調べてみましょう。
鳥人間コンテスト 大会の歴史表計算ソフトで落下を計算する
ボールの速さを、0.1 秒ごとに「前の速さ + 9.8 × 0.1」と足していく表を作りましょう。空気の抵抗を引く項を加えると、速さが一定に近づく様子が見えます。微分方程式を数値で解く入口です。
家電を 4 つの力学で見る
ドライヤーや扇風機を 1 つ選び、壊れにくさ、揺れや音、風の流れ、熱の出入りに分けて、工夫されている点を書き出しましょう。4 つの力学の見方の練習になります。
「2 年: 4 つの力学を学ぶ」に関連するコミュニティ
研究室・部活・サークルなど、全国の 127 件から探せます。

構造力学研究グループ
名古屋大学(愛知県)
航空宇宙工学・荒井 政大 教授

生命流体数理研究室
広島大学(広島県)
統合生命科学研究科 数理生命科学プログラム・流体力学

井上研究室(推進工学分野)
九州大学(福岡県)
航空宇宙工学・井上 智博 准教授
熱工学分野
京都大学(京都府)
工学研究科航空宇宙工学専攻・熱工学

花田研究室(宇宙機ダイナミクス分野)
九州大学(福岡県)
航空宇宙工学・花田 俊也 教授
複雑流体力学研究室
横浜国立大学(神奈川県)
理工学部 機械・材料・海洋系学科 海洋空間のシステムデザイン教育プログラム・流体力学・高木 洋平 准教授
摩擦抵抗を減らす技術や混相流の数値解析を研究する。
よくある質問
2 年から 3 年に進めないことはありますか?
大学によってはあります。芝浦工業大学の基幹機械コースでは、2 年の終わりまでに 72 単位以上を取ることが 3 年に進む条件です。条件は大学ごとに異なるので、入学後に配られる履修の手引きで確かめてください。
工作実習でけがをしないか心配です。
実習は安全の決まりを学ぶところから始まり、教員や職員の指導を受けながら進めます。回転する刃物の近くでは手袋をしないなど、決まりを守ることで危険を減らせます。
演習の問題が解けないときは、どうすればよいですか?
まず図を描き直し、力の向きと大きさを確かめます。それでも解けないときは、演習の時間に TA や教員に聞くのが近道です。同じ所でつまずく人は多いので、早めに聞いてかまいません。




