Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Mechanika
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-1-104-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Łużny Wojciech (luzny@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
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)
Krótka charakterystyka modułu

Kurs wprowadza w najważniejsze pojęcia potrzebne w ciągu całych studiów fizyki: ruch, energia, pole, zasady zachowania itd. Na wstępie definiowane są potrzebne narzędzia matematyczne.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Ma ogólną wiedzę o strukturze fizyki współczesnej, podstawowych zasadach fizyki, wielkościach i jednostkach. FT1A_W03, FT1A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
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_W04, FT1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
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 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
Umiejętności
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_U03, FT1A_U01 Kolokwium,
Odpowiedź ustna
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_U03, FT1A_U02, FT1A_U01 Kolokwium,
Odpowiedź ustna
Kompetencje społeczne
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_K03, FT1A_K01 Egzamin
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
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. + - - - - - - - - + -
Umiejętności
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. + + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
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. - - - - - - - - - + -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

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

Ćwiczenia audytoryjne:

1. Repetytorium podstawowych wiadomości – 8 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 – 7 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 – 9 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 – 6 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 – 4 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 – 7 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 – 7 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 – 8 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 – 4 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.

Inne:
Egzamin ustny
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 236 godz
Punkty ECTS za moduł 8 ECTS
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 60 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 1 godz
Udział w wykładach 45 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 60 godz
Przygotowanie do zajęć 70 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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).

Wymagania wstępne i dodatkowe:

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

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

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.