京都大学ELCAS(エルキャス)

実施レポート

[基盤コース後期]土の物理 ~ミクロからマクロへ

農学研究科 施設機能工学研究室

2017年2月4日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学部総合館S173講義室

  • 当日の講師

    村上 章 教授
    藤澤 和謙 准教授

  • チューター

    岡田 紘明、高松 亮佑

  • 実習の内容

    今までやったことの復習をし、発表会に向けてパワーポイントスライドの作成を行った。

  • 土の物理 ~ミクロからマクロへ~_実習風景復習をしている様子
  • 土の物理 ~ミクロからマクロへ~_実習風景パワーポイントスライドを作成している様子

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • 今回は前回パソコンで表した実験装置のプログラムが上手く出来ているか確認し、実際に実験をして現実ではどのような現象が起こるのか確かめました。しかし実験をしている時にミスをしてしまいました。そのことからたった1粒であっても実験に大きな影響を与えてしまい、失敗するとこを学ぶ事が出来ました。
  • 短いプレゼンでも作るのにはかなりの努力が必要なことがわかった。今後の生活でもプレゼン作成の時間は長めに取る必要があるなと実感した。また、チームでの協調性も必要だなと思った。リーダーシップの重要さを身をもって学んだ。プレゼンを作っていると学習のまとめが自然とできていいなと思った。合宿の発表が楽しみだ。

2017年1月21日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 理学研究科6号館305号室

  • 当日の講師

    村上 章 教授
    藤澤 和謙 准教授
    福元 豊 助教(長岡技術科学大学)

  • チューター

    岡田 紘明、高松 亮佑、友部 遼

  • 実習の内容

    DEMに関する計算を様々な条件のもと行った。発表に備えて、今までの結果の整理等も行った。

  • 土の物理_実習風景藤澤先生による本日の目的の説明
  • 土の物理_実習風景DEMプログラミングの実行

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • ある実験結果が計算したデータと一致しても、それがほかの実験結果に対しても同じになるとは限らないことがわかった。だから、実験結果と理論とをすり合わせるときにも一部のデータだけでなく、いろいろなデータを使って分析するべきだと思った。プレゼンをやるときの基本的なやり方がわかった。学校でプレゼンをするときにも学んだ事を使っていきたい。
  • 実験結果と解析結果はだいぶ近づけることができたこと。・転がり摩擦が大きくなると安息角が急になる。

2017年1月7日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学部総合館S174

  • 当日の講師

    村上 章 教授
    藤澤 和謙 准教授
    福元 豊 助教(長岡技術科学大学)

  • チューター

    岡田 紘明、友部 遼

  • 実習の内容

    前回行った模型実験結果を画像解析し,速度場のデータを入手し,開設した.また,実験結果と数値実験結果を踏まえ,それらの差異を検討した.

  • 土の物理_実習風景模型試験結果の解説
  • 土の物理_実習風景DEM解析データの可視化
  • 土の物理_実習風景DEM解析結果と模型実験結果の比較

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • 画像認識でベクトルを計算するツールを見せてもらって、どのようなアルゴリズムを実装しているのか興味がわいた。Octaveの書き方が大体わかった。思っていたよりも文法は簡単で、グラフを簡単に描けたので、これからもOctaveを使い続けてマスターしていきたくなった。実験結果と計算したデータとを比較して、粒子の流れる速度に大きな違いがあった。なので、頑張って計算ソフトのパラメータを調節していきたい。
  • DEMの結果と実験結果の比較方法。
  • 多くのファイルを処理するときにコマンドを使えると便利だと思った。
  • パソコンで実験結果と自分たちで作ったシミュレーションを合成させて比べるやり方。・Otaveの使い方。

2016年12月24日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学部総合館S173講義室

  • 当日の講師

    村上 章 教授
    藤澤 和謙 准教授
    福元 豊 助教(長岡技術科学大学)

  • チューター

    岡田 紘明、高松 亮佑

  • 実習の内容

    砂時計の実験を行い、比較のためDEMで数値シミュレーションを行った.

  • 土の物理_実習風景実験の様子
  • 土の物理_実習風景シミュレーションの様子

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • 計算上の結果と実際に実験したときの結果にズレが出ることがわかった。正直言って今日の実験ではそんなにズレは出ないだろうと思いこんでいたので、これからは理論的に考えて勉強するだけでなく、実際に実験もしながら勉強していきたいなと思った。パソコン上でのデータをExcelで作るのがとても難しかったので、Office系ソフトにもこれから慣れていかなければなと実感した。
  • 減衰の調整、どのぐらいがちょうど良いのか。
  • シミュレーションで見たものと実際にやってみたものでは結果が違うこと。・正確な計算結果に近づけるためには細かい所まで設定しないといけないこと。・計算には時間がかかること。・みんなのパソコンのレベルについていけていないこと。パソコンを使った経験があまりない上に、内容もハッキリと理解出来ていないので、大学生の方にたくさん助けていただいたので、みんなに追いつけるように努力したい。

2016年12月3日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学部総合館S174講義室

  • 当日の講師

    村上 章 教授
    藤澤 和謙 准教授
    福元 豊 助教(長岡技術科学大学)

  • チューター

    友部 遼、岡田 紘明、高松 亮佑

  • 実習の内容

    前半では、DEM解析のための物理学的準備として転がり摩擦やCFL条件の講義を行った。後半には、講義を踏まえ多粒子系のDEM解析を行った。

  • 土の物理_実習風景前半の講義
  • 土の物理_実習風景DEM解析のための入力データ作成
  • 土の物理_実習風景DEM解析の実行

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • 次回行う実験のシュミレーションをパソコンを用いて行った。その時に何千もの土の粒をプログラムに書き込むためにエクセルを使い、その中でも現実に近づけるため乱数を使って粒子の配置を決めた。その方法が難しく少し遅れてしまったことが悔しく感じた。しかし、結果としてシュミレーションを行うことができ、ある程度実験の内容を理解することができたので良かった。またこの事から現実にはどのような現象が起こるのか、考える力がついたと思う。
  • 要素数が違うと計算にかかる時間が大きく変わることを改めて感じた。

2016年11月19日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学部総合館S173講義室

  • 当日の講師

    村上 章 教授
    藤澤 和謙 准教授
    福元 豊 助教(長岡技術科学大学)

  • チューター

    岡田 紘明、高松 亮佑

  • 実習の内容

    必要な物理,数学の知識をおさらいし、DEMに関する説明を行った後に、DEMのプログラミングを様々な設定を変えて実行した。

  • 土の物理 ~ミクロからマクロへ~_実習風景福元先生によるDEMの説明
  • 土の物理 ~ミクロからマクロへ~_実習風景DEMプログラミングの実行

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • 粒子間の力の計算方法がわかった。思ったよりも基本的な部分は簡単だったので、自作のシュミレーターを作ってみたくなった。ソフトウェアの使い方が大まかに理解できた。次の機会に、いろいろなデータを入れてみて実験したい。
  • 高校数学・物理で学んだ公式を用いた計算が多く、わからないところは解説をしてくださって、理解がしやすかったです。しかし、初見の公式もあったので、少し理解しがたいところもありました。パソコンを用いた学習では、粒子等をプログラミングし、様々な条件での衝突の様子を確認しました。また、自分がプログラミングしたものを動画として保存できました。楽しかったです。

2016年11月5日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学部総合館S173講義室

  • 当日の講師

    村上 章 教授
    藤澤 和謙 准教授
    福元 豊 助教(長岡技術科学大学)

  • チューター

    友部 遼、岡田 紘明、高松 亮佑

  • 実習の内容

    教員及びチューター、受講生の自己紹介後、実習のガイダンスを行う。土の性質について解説を行い、演習問題を解く。その後、具体的な計算手法、DEMについて簡単に説明し、必要な物理、数学の知識をおさらいした。

  • 土の物理 ~ミクロからマクロへ~_実習風景村上先生による土の基本的な性質の解説
  • 土の物理 ~ミクロからマクロへ~_実習風景藤澤先生による演習
  • 土の物理 ~ミクロからマクロへ~_実習風景福元先生による計算手法(DEM)の解説

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • 土の性質を簡略化すると、数学的に土の構造の強さを求められることがわかった。また、個別に粒子にかかる力を考える事は難しくても、粒子のモデルを作る事で動きをシュミレーションする事が出来る事を知って、自宅のパソコンで実際にやってみたいと思った。ある問題を考えるときに、問題を簡略化する事はとても大切な事なのだと気づいた。
  • ・土の中には土の粒子、水、空気が含まれていること。・粘土の粒子はとても小さく、乾いているととても細かい粉のようにみえること。・土の粒子の乾燥密度が分かれば、土の粒子が重いのか水が重いのかがわかること。・粘土のつぶの大きさは5μm以下だということ。・ふるいの穴の大きさには決まりがあること。・土の計算は土木でも使われていること。・牛乳も、粒子の集まりだということ。

平成28年度 実施レポート

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