Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Mechanics and Thermodynamics
Course of study:
2018/2019
Code:
JIS-1-206-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Applied Computer Science
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Toboła Janusz (tobola@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Cieślak Jakub (Jakub.Cieslak@fis.agh.edu.pl)
dr inż. Armatys Paweł (armatys@agh.edu.pl)
dr inż. Strzałka Radosław (Radoslaw.Strzalka@fis.agh.edu.pl)
Module summary

Wykład omawia podstawowe prawa rządzące zjawiskami mechaniki klasycznej i termodynamiki. Zajęciom towarzyszą pokazy doświadczeń fizycznych i rozwiązywanie zadań z zakresu mechaniki i termodynamiki.

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_K003 Student dostrzega potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki. Stara się to realizować pracując samodzielnie i w zespole. IS1A_K01, IS1A_K02 Activity during classes
Skills
M_U001 Student stara się wykorzystać poznane prawa i zasady zachowania, aby przy użyciu odpowiednich metod matematycznych, rozwiązywać typowe problemy i zadania z w/w działów fizyki klasycznej. IS1A_U03, IS1A_U02, IS1A_U01 Activity during classes,
Test,
Execution of exercises
M_U003 Potrafi analizować proste problemy i rozwiązywać zadania rachunkowe dotyczące w/w działów fizyki klasycznej. IS1A_U03, IS1A_U02, IS1A_U01 Activity during classes,
Test,
Execution of exercises
Knowledge
M_W002 Student posiada podstawową wiedzę z działów fizyki klasycznej (tj. mechanika punktu materialnego i bryły sztywnej, ruch drgający i falowy w ośrodkach sprężystych, hydrostatyka i hydrodynamika, elementy termodynamiki fenomenologicznej). IS1A_W01 Activity during classes,
Examination
M_W003 Student ma wiedzę potrzebną do rozwiązywania prostych zadań rachunkowych z zakresu wykładanych działów fizyki klasycznej. IS1A_W01 Test
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_K003 Student dostrzega potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki. Stara się to realizować pracując samodzielnie i w zespole. + + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student stara się wykorzystać poznane prawa i zasady zachowania, aby przy użyciu odpowiednich metod matematycznych, rozwiązywać typowe problemy i zadania z w/w działów fizyki klasycznej. - + - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi analizować proste problemy i rozwiązywać zadania rachunkowe dotyczące w/w działów fizyki klasycznej. - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W002 Student posiada podstawową wiedzę z działów fizyki klasycznej (tj. mechanika punktu materialnego i bryły sztywnej, ruch drgający i falowy w ośrodkach sprężystych, hydrostatyka i hydrodynamika, elementy termodynamiki fenomenologicznej). + + - - - - - - - - -
M_W003 Student ma wiedzę potrzebną do rozwiązywania prostych zadań rachunkowych z zakresu wykładanych działów fizyki klasycznej. + + - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Wprowadzenie (2 h)

    Krótki wstęp do przedmiotu fizyka (podstawowe działy fizyki, metodyka, wielkości fizyczne i ich zakresy, układy jednostek, prawa, zasady, teorie, modele). Metody matematyczne w fizyce.

  2. Kinematyka punktu materialnego (2 h)

    Kinematyka punktu materialnego i podstawowe wielkości (prędkość, przyspieszenie).Opis ruchu 1-wymiarowego (przykłady). Opis ruchu na płaszczyźnie (rzut ukośny, ruch jednostajny po okręgu). Układ krzywoliniowy. Układy inercjalne oraz transformacja Galileusza.

  3. Dynamika punktu materialnego (4h).

    Pojęcie siły. Zasady dynamiki Newtona. Przykłady zastosowań. Masa i ciężar. Siły tarcia. Układy inercjalne i nieinercjalne (siły bezwładności). Przyśpieszenie odśrodkowe i Coriolisa (przykłady). Rozwiązywanie prostych równań ruchu w układach intercjalnych i nieinercjalnych.

  4. Praca i energia (2 h).

    Praca, moc, energia. Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej. Energia potencjalna, siły zachowawcze. Zasada zachowania energii mechanicznej.

  5. Układy wielu punktów materialnych (2 h).

    Ruch układu środka masy. Zasada zachowania pędu. Układy o zmiennej masie. Kinematyka ruchu obrotowego (prędkość i przyspieszenie kątowe) punktów materialnych. Porównanie ruchu prostoliniowego i obrotowego (wokół stałej osi). Moment pędu, moment siły. Prawa Newtona dla ruchu obrotowego.

  6. Mechanika bryły sztywnej (2 h).

    Tensor momentu bezwładności (przykłady obliczeń) i energia kinetyczna ruchu obrotowego. Praca i moc w ruchu obrotowym. Zasada zachowania momentu pędu (przykłady). Siły żyroskopowe (precesja, nutacja). Warunki równowagi ciał sztywnych.

  7. Grawitacja (3 h).

    Prawo powszechnego ciążenia i pojęcie siły centralnej. Wyznaczanie stałej grawitacji. Prawa Keplera. Ruchy planet i satelitów. Tory po krzywych stożkowych. Prędkości kosmiczne. Pole grawitacyjne (natężenie i potencjał pola). Energia kinetyczna i potencjalna dla pola 1/r. Przykłady obliczeń (energia kuli masowej i ciśnienie wewnątrz). Twierdzenie wirialne. Siły pływowe.

  8. Ruch drgający (2 h).

    Ruch prosty harmoniczny (sprężyna, wahadło matematyczne i fizyczne ). Tłumienie w ruchu drgającym (dekrement tłumienia). Drgania wymuszone i zjawisko rezonansu mechanicznego. Składanie drgań. Figury Lissajous.

  9. Fale sprężyste (3 h).

    Rodzaje fal (równanie fali płaskiej, prędkość fazowa, prędkość grupowa). Zasada Huygensa. Odbicie i załamanie fal. Dyfrakcja i interferencja. Rozchodzenie się fal sprężystych w gazach, cieczach i ciałach stałych. Fale dźwiękowe. Transport energii w ruchu falowym, fale stojące, dudnienia fal, analiza fal złożonych, efekt Dopplera. Zasada superpozycji i rozkład Fouriera.

  10. Płyny doskonałe (2 h).

    Ciśnienie, wzór barometryczny. Prawo Pascala i prawo Archimedesa. Podstawy opisu dynamiki płynów. Prawo ciągłości strumienia. Równanie Bernoulliego (przykłady zastosowań). Paradoksy hydromechaniczne.

  11. Elementy termodynamiki fenomenologicznej (3 h).

    Temperatura i jej pomiar. Parametry termodynamiczne. Ciepło, pojemność cieplna, ciepło właściwe. Rozszerzalność termiczna ciał. Praca gazu. Energia wewnętrzna. I zasada termodynamiki. Przewodność cieplna i prawo stygnięcia. Równanie stanu gazu doskonałego i poprawki van der Waalsa. Przemiany gazowe. Procesy odwracalne i nieodwracalne. Entropia i II zasada termodynamiki. Cykl Carnota. Silniki cieplne.

  12. Kinetyczna teoria gazów – 2 h.

    Gaz doskonały i rzeczywisty, ciśnienie i temperatura a wielkości kinetyczne. Energia wewnętrzna a temperatura. Zasada ekwipartycji energii, rozkład Maxwella prędkości cząstek.

  13. Elementy kosmologii (opcjonalnie, 2 h)
Auditorium classes:
Dyskusja zagadnień i problemów z fizyki klasycznej (tematycznie powiązanych z wykładem) przeznaczonych do samodzielnego rozwiązania.

W praktyce oznacza to samodzielne przygotowanie rozwiązań średnio 5-6 zadań na każde ćwiczenia. Zestawy zadań będą udostępniane z tygodniowym wyprzedzeniem. Formą sprawdzenia wiedzy studentów będą krótkie sprawdziany (15-20 min.) z zadań zbliżonych do rozwiązywanych podczas ćwiczeń. Formę zaliczenia ustalają prowadzący ćwiczenia (zgodnie z regulaminem studiów AGH).

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 128 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 30 h
Participation in auditorium classes 24 h
Realization of independently performed tasks 60 h
Examination or Final test 2 h
Preparation for classes 12 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa (OK) jest wypadkową ocen z egzaminu (OE) i ćwiczeń tablicowych (OC).

OK = 0.6 OE + 0.4 OC

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość fizyki na poziomie szkoły średniej, znajomość matematyki po wstępnym (1-semestralnym) kursie analizy i algebry.

Recommended literature and teaching resources:

1. Halliday D., Resnick R., Walker J., Podstawy fizyki. Warszawa, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003 lub nowsze.

2. J. Orear, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa.

3. Notatki i materiały własne do wykładu (JT).

4. Z. Kąkol, J. Żukrowski – symulacje komputerowe ilustrujące wybrane zagadnienia z fizyki.

5. Materiały dydaktyczne na stronie www Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej: http://www.ftj.agh.edu.pl/

6. Materiały dydaktyczne na stronie Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej dotyczące ćwiczeń laboratoryjnych http://www.fis.agh.edu.pl/~pracownia_fizyczna/

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

Według listy publikacji zamieszczonych na stronie Biblioteki Głównej AGH (baza http://bpp.agh.edu.pl/).

Additional information:

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności student uzgadnia bezpośrednio z osobą prowadzącą odpowiednie zajęcia