Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Mechanika i termodynamika
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JIS-1-206-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Informatyka Stosowana
Semestr:
2
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Toboła Janusz (tobola@fis.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
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)
Krótka charakterystyka modułu

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

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_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 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_W003 Student ma wiedzę potrzebną do rozwiązywania prostych zadań rachunkowych z zakresu wykładanych działów fizyki klasycznej. IS1A_W01 Kolokwium
Umiejętności
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 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń
M_U003 Potrafi analizować proste problemy i rozwiązywać zadania rachunkowe dotyczące w/w działów fizyki klasycznej. IS1A_U03, IS1A_U02, IS1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń
Kompetencje społeczne
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 Aktywność na zajęciach
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_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. + + - - - - - - - - -
Umiejętności
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. - + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K003 Student dostrzega potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki. Stara się to realizować pracując samodzielnie i w zespole. + + - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  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 (2 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 (4 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 (2 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. STW – opcjonalnie (2 h)
Ćwiczenia audytoryjne:
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).

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 128 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 24 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 60 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Przygotowanie do zajęć 12 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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

OK = 0.6 OE + 0.4 OC

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość matematyki po wstępnym kursie analizy i algebry.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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/

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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

Informacje dodatkowe:

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