Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Mechanics
Course of study:
2016/2017
Code:
JFT-1-104-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Łużny Wojciech (luzny@agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Łużny Wojciech (luzny@agh.edu.pl)
dr Pytlik Łucjan (pytlik@fis.agh.edu.pl)
dr inż. Armatys Paweł (armatys@agh.edu.pl)
dr inż. Strzałka Radosław (Radoslaw.Strzalka@fis.agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Potrafi prowadzić rzeczową i merytoryczną dyskusję na tematy z obszaru mechaniki klasycznej, a w szczególności potrafi wskazać, w jaki sposób fizyka opisuje zjawiska dziejące się wokół nas i związki przyczynowo-skutkowe za nimi stojące. FT1A_K08, FT1A_K01 Examination
Skills
M_U001 Ma umiejętność sformułowania fizycznych podstaw zjawisk w przyrodzie i technice, poprzez wskazanie praw i zasad nimi rządzących i decydujących o ich przebiegu. FT1A_U02, FT1A_U01, FT1A_U05 Test,
Oral answer
M_U002 Potrafi samodzielnie rozwiązać proste problemy i zadania z mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, w szczególności sformułować poprawne równanie dynamiki i sposób otrzymania odpowiedniego równania ruchu. FT1A_U02, FT1A_U04, FT1A_U05 Test,
Oral answer
Knowledge
M_W001 Ma ogólną wiedzę o strukturze fizyki współczesnej, podstawowych zasadach fizyki, wielkościach i jednostkach. FT1A_W03, FT1A_W01, FT1A_W09 Activity during classes,
Examination
M_W002 Posiada ugruntowaną wiedzę z zakresu mechaniki klasycznej, a zwłaszcza: kinematyki i dynamiki punktu materialnego, grawitacji, zasad zachowania, dynamiki bryły sztywnej, drgań harmonicznych, podstaw mechaniki płynów oraz własności sprężystych ciał. FT1A_W02, FT1A_W05 Activity during classes,
Examination
M_W003 Rozumie podstawowe mechanizmy fizyczne procesów zachodzących wokół nas, a zwłaszcza dotyczących ruchu ciał i związków między wielkościami go opisującymi. FT1A_W02, FT1A_W01 Activity during classes,
Examination
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Potrafi prowadzić rzeczową i merytoryczną dyskusję na tematy z obszaru mechaniki klasycznej, a w szczególności potrafi wskazać, w jaki sposób fizyka opisuje zjawiska dziejące się wokół nas i związki przyczynowo-skutkowe za nimi stojące. - - - - - - - - - + -
Skills
M_U001 Ma umiejętność sformułowania fizycznych podstaw zjawisk w przyrodzie i technice, poprzez wskazanie praw i zasad nimi rządzących i decydujących o ich przebiegu. + + - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi samodzielnie rozwiązać proste problemy i zadania z mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, w szczególności sformułować poprawne równanie dynamiki i sposób otrzymania odpowiedniego równania ruchu. + + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma ogólną wiedzę o strukturze fizyki współczesnej, podstawowych zasadach fizyki, wielkościach i jednostkach. + - - - - - - - - + -
M_W002 Posiada ugruntowaną wiedzę z zakresu mechaniki klasycznej, a zwłaszcza: kinematyki i dynamiki punktu materialnego, grawitacji, zasad zachowania, dynamiki bryły sztywnej, drgań harmonicznych, podstaw mechaniki płynów oraz własności sprężystych ciał. + + - - - - - - - + -
M_W003 Rozumie podstawowe mechanizmy fizyczne procesów zachodzących wokół nas, a zwłaszcza dotyczących ruchu ciał i związków między wielkościami go opisującymi. + - - - - - - - - + -
Module content
Lectures:

1. Ogólne spojrzenie na fizykę i jej znaczenie
2. Pomiary i jednostki
3. Podstawy kinematyki
4. Wstęp do dynamiki
5. Zasady dynamiki Newtona i ich konsekwencje
6. Układy nieinercjalne i siły bezwładności
7. Zastosowania praw dynamiki
8. Dynamika krzywoliniowego ruchu punktu materialnego
9. Praca i energia
10. Ruch drgający
11. Grawitacja
12. Dynamika układu punktów materialnych (w tym bryły sztywnej)
13. Elementy mechaniki płynów
14. Właściwości sprężyste ciał

Auditorium classes:

1. Repetytorium podstawowych wiadomości – 5 godz.
Efekty kształcenia:
- student potrafi wykonywać podstawowe działania na wyrażeniach algebraicznych; wykonywać podstawowe operacje na wektorach (dodawanie odejmowanie, mnożenie przez liczbę); student zna podstawy opisu wektora w kartezjańskim układzie współrzędnych; student zna podstawowe funkcje matematyczne i potrafi rysować ich wykresy;
- student zna obowiązujący układ jednostek fizycznych SI; potrafi wyrażać wielkości fizyczne z zastosowaniem odpowiednich jednostek wielokrotnych i podwielokrotnych; potrafi poprawnie szacować wartości wielkości fizyczne z odpowiednim zapisem wyniku (dokładność, notacja naukowa); potrafi poprawnie wykonywać obliczenia na kalkulatorze;

2. Kinematyka punktu materialnego – 5 godz.
Efekty kształcenia:
- Student rozumie pojęcia wektora wodzącego, przemieszczenia, drogi przebytej; operuje poprawnie pojęciami prędkości chwilowej i prędkości średniej; potrafi operować wektorami prędkości i przyspieszenia w przestrzeni; potrafi sformułować opis ruchu ciała w niekartezjańskich układach współrzędnych; potrafi podać prosty opis ruchu krzywoliniowego;
- Student umie poprawnie operować wzorami dotyczącymi ruchów jednostajnie zmiennych i rozwiązywać proste zadania z tego zakresu; potrafi przedstawić wynik zadania w postaci wykresu odpowiedniej wielkości od czasu.
- Forma zajęć: prezentacja i dyskusja problemów z dostarczonej wcześniej listy zadań; dla wyróżniających się studentów dyskusja przykładów bardziej zaawansowanych matematycznie (pochodne), przykłady rozwiązań numerycznych.

3. Dynamika punktu materialnego – 8 godz.
Efekty kształcenia:
- Student umie poprawnie sformułować zasady dynamiki Newtona; potrafi poprawnie wyliczyć siłę wypadkową działającą na ciało i zapisać jego równanie ruchu; rozumie pojęcia układu inercjalnego i nieinercjalnego oraz związane z tym wzory na siły bezwładności; potrafi zapisać równania ruchu układów o zmiennej masie.
- Student potrafi wykorzystać I zasadę dynamiki do rozwiązywania problemów z zakresu statyki; potrafi rozwiązywać problemy dotyczące dynamiki układów złożonych z kilku ciał poprzez rozwiązanie odpowiedniego układu równań ruchu; potrafi rozwiązywać problemy z uwzględnieniem sił tarcia; potrafi zapisać i rozwiązać problemy dynamiki ciał w nieinercjalnych układach współrzędnych.
- Forma zajęć: prezentacja i dyskusja problemów z dostarczonej wcześniej listy zadań; dla wyróżniających się studentów dyskusja przykładów z użyciem pochodnej funkcji, graficzna ilustracja rozwiązań.

4. Pojęcia pracy i energii mechanicznej – 4 godz.
Efekty kształcenia:
- Student potrafi sformułować definicję pracy mechanicznej; potrafi podać formy energii mechanicznej zmagazynowanej w układzie; rozumie zależności między siłami działającymi na ciało a postacią energii potencjalnej; potrafi poprawnie sformułować bilans energii mechanicznej układu ciał.
- Student potrafi wykorzystać prawo zachowania energii mechanicznej do rozwiązywania problemów dotyczących prostych układów; potrafi wykorzystać bilans energii do rozwiązywania problemów z uwzględnieniem pracy sił tarcia;
- Forma zajęć: prezentacja i dyskusja problemów z dostarczonej wcześniej listy zadań; dla wyróżniających się studentów dyskusja przykładów pracy ze zmienną siła (całkowanie), graficzna ilustracja rozwiązań.

5. Pojęcie pędu – 3 godz.
Efekty kształcenia:
- Student potrafi poprawnie zdefiniować pęd dla pojedynczego ciała i układu ciał; rozumie wektorowy charakter tej wielkości fizycznej; potrafi sformułować prawa dynamiki z wykorzystaniem pędu, w szczególności rozumie relacje pomiędzy siłą a szybkością zmian pędu; potrafi poprawnie zapisać prawo zachowania pędu;
- Student potrafi wykorzystać prawo zachowania pędu do opisu zachowania układów ciał; w połączeniu z prawem zachowania energii potrafi sformułować opis zderzenia centralnego dwóch ciał w wersji sprężystej i niesprężystej;
- Forma zajęć: prezentacja i dyskusja problemów z dostarczonej wcześniej listy zadań; dla wyróżniających się studentów dyskusja zderzeń w dwu wymiarach.

6. Drgania mechaniczne – 5 godz.
Efekty kształcenia:
- Student potrafi zdefiniować warunki ruchu harmonicznego; potrafi zapisać równanie ruchu i scharakteryzować jego rozwiązania; rozumie związek miedzy parametrami rozwiązania a warunkami początkowymi ruchu; potrafi opisać zachowanie ciała w aspekcie energetycznym (transformacje form energii); rozumie rolę tłumienia i jego wpływ na opis ruchu drgającego; potrafi poprawnie sformułować opis drgań wymuszonych i pojęcie rezonansu;
- Student potrafi poprawnie opisać najbardziej typowe układy drgające i obliczyć częstość ich drgań przy danych parametrach układu; potrafi wyliczyć parametry rozwiązania w oparciu o warunki początkowe
- Forma zajęć: prezentacja i dyskusja problemów z dostarczonej wcześniej listy zadań; dla wyróżniających się studentów dyskusja ruchu drgającego poza przybliżeniem liniowym (wahadło).

7. Ruch w polu sił centralnych. Grawitacja – 4 godz.
Efekty kształcenia:
- Student potrafi zdefiniować pojęcia związane z opisem ruchu po okręgu; zna pojęcie momentu pędu dla pojedynczego ciała i rozumie jego wektorowy charakter; potrafi sformułować poprawnie prawo zachowania momentu pędu; potrafi sformułować prawo powszechnego ciążenia w zapisie wektorowym; zna prawa Keplera dotyczące ruchu orbitalnego planet.
- Student umie sformułować prosty opis ruchu orbitalnego i podać związki między jego parametrami; rozumie poprawny opis energii potencjalnej w polu grawitacyjnym; potrafi wykorzystać prawo zachowania momentu pędu i prawo zachowania energii do opisu ruchu ciał po orbitach eliptycznych;
- Forma zajęć: prezentacja i dyskusja problemów z dostarczonej wcześniej listy zadań; dla wyróżniających się studentów propozycja krótkiego referatu omawiającego fizykę lotów międzyplanetarnych.

8. Dynamika bryły sztywnej – 5 godz.
Efekty kształcenia:
- Student potrafi poprawnie zapisać równania dynamiki ruchu obrotowego bryły sztywnej i objaśnić wszystkie używane do tego pojęcia, w szczególności pojęcia momentu bezwładności i momentu siły; potrafi podać wartości momentu bezwładności dla najprostszych brył i relacje między momentami dla równoległych osi obrotu (tw. Steinera); potrafi zdefiniować pojęcia energii kinetycznej i momentu pędu dla bryły sztywnej;
- Student potrafi wykorzystać równania ruchu obrotowego do opisu dynamiki układów obracających się, w szczególności opisu toczenia się ciał z poślizgiem i bez poślizgu; potrafi wykorzystać prawa zachowania (energii, pędu, momentu pędu) do opisu zderzeń brył sztywnych;
- Forma zajęć: prezentacja i dyskusja problemów z dostarczonej wcześniej listy zadań; dla wyróżniających się studentów przykłady obliczeń momentów bezwładności brył (całkowanie) i zderzeń brył sztywnych.

9. Elementy mechaniki płynów – 3 godz.
Efekty kształcenia:
- Student potrafi poprawnie zapisać podstawowe prawa hydrostatyki (prawo Pascala, prawo Archimedesa); potrafi objaśnić pojęcie ciśnienia hydrostatycznego; potrafi podać podstawowy opis pływania ciał w cieczy; rozumie jakościowo najprostsze prawa dynamiki płynów (r.ciągłości, r.Bernouliiego);
- Student potrafi wykorzystać prawa hydrostatyki do poprawnego opisu rozkładu ciśnienia w cieczy; potrafi obliczyć całkowite parcie na ścianę naczynia; potrafi opisać ilościowo pływanie ciała na powierzchni cieczy; potrafi wykorzystać równanie ciągłości do wyliczania relacji między prędkościami przepływu cieczy;
- Forma zajęć: prezentacja i dyskusja problemów z dostarczonej wcześniej listy zadań; dla wyróżniających się studentów propozycja krótkiego referatu nt. praw hydrodynamiki z przykładami ilościowymi.

Others:
Egzamin ustny
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 235 h
Module ECTS credits 9 ECTS
Realization of independently performed tasks 80 h
Examination or Final test 1 h
Participation in lectures 42 h
Participation in auditorium classes 42 h
Preparation for classes 70 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena z ćwiczeń rachunkowych C obliczana jest następująco: procent uzyskanych punktów (suma z cotygodniowych kolokwiów i aktywności na ćwiczeniach) przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.
Ocena z egzaminu (E) obliczana jest jako średnia arytmetyczna czterech ocen cząstkowych.
Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu (E) i z ćwiczeń rachunkowych C:
OK = 0.6 x E + 0.4 x C
Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej (OK) wymaga uzyskania pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych © i egzaminu (E).

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość rachunku wektorowego
Znajomość podstaw analizy matematycznej (funkcje)
Dobra znajomość fizyki w zakresie programu szkoły średniej

Recommended literature and teaching resources:

Halliday D., Resnick R., Walker J., – Podstawy fizyki, tomy 1 i 2, PWN 2011.
Massalski J., Massalska M., Fizyka dla inżynierów, tom 1. WNT 2005
Andrzej K. Wróblewski, Janusz A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki t. 1 , PWN 1984
Jay Orear, Fizyka, t.1 i t.2, WNT.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

Z uwagi na konieczność zapewnienia efektu kształcenia K1 niezbędny jest egzamin ustny.

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na ćwiczenia audytoryjnych:
Nieobecność na jednych ćwiczeniach zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału. Nieobecność na więcej niż jednych ćwiczeniach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie, lecz nie później niż w ostatnim tygodniu trwania zajęć. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa ćwiczenia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości wyrównania zaległości.

Zasady zaliczania ćwiczeń audytoryjnych: podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest koniec zajęć w danym semestrze. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczania.
Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa zajęcia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne, może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości poprawkowego zaliczania zajęć. Od takiej decyzji prowadzącego zajęcia student może się odwołać do prowadzącego przedmiot (moduł) lub Dziekana.

Warunkiem przystąpienie do egzaminu jest wcześniejsze uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych.

Egzamin przeprowadzany jest zgodnie z Regulaminem Studiów AGH § 16.