Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Uniwersalizm modelowania matematycznego
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIAK-1-602-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Akustyczna
Semestr:
6
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. Snakowska Anna (anna.snakowska@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach modułu studenci poszerzają swoją wiedzę o związku modeli matematycznych z rozwiązaniami praktycznymi, o współistnieniu teorii, analiz numerycznych, symulacji i eksperymentu. Wykład wprowadza ich w tę tematykę, a zajęcia seminaryjne polegają na pogłębieniu i uzupełnieniu treści wykładu w formie referatu/prezentacji przygotowanej przez studentów i późniejszej dyskusji.

Studenci mogą zgłaszać własne tematy związane z przedmiotem lub wybrać z tematów proponowanych.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 ma wiedzę o interdyscyplinarnym charakterze akustyki i jej związku z innymi dziedzinami nauki, zna analogie akusto-mechano-elektryczne, zna zastosowania akustyki i jej metod w diagnostyce, medycynie i innych Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji
Umiejętności: potrafi
M_U001 potrafi posługiwać się podstawowymi pojęciami fizycznymi i zasadą uniwersalności rozwiązań matematycznych w celu opisu rzeczywistych układów akustycznych, mechanicznych i elektrycznych oraz wybrać odpowiedni model, w ramach którego przeprowadzi analizę układu potrafi — przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań związanych z modelowaniem i projektowaniem układów, urządzeń i oprogramowania akustycznego — integrować pochodzącą z różnych źródeł wiedzę z dziedziny akustyki, elektroniki, informatyki, mechaniki i innych dyscyplin IAK1A_U08, IAK1A_U07 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji
M_U002 potrafi rozpoznać wśród poznanch modeli matematycznych właściwy do opisu rozpatrywanego problemu dotyczącego rzeczywistych pól lub układów akustycznych IAK1A_U02, IAK1A_U07 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Referat
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 ma świadomość ograniczenia swej wiedzy i konieczności stałego podnoszenia kompetencji zawodowych i społecznych IAK1A_K02 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
27 14 0 0 0 0 13 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 ma wiedzę o interdyscyplinarnym charakterze akustyki i jej związku z innymi dziedzinami nauki, zna analogie akusto-mechano-elektryczne, zna zastosowania akustyki i jej metod w diagnostyce, medycynie i innych + - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi posługiwać się podstawowymi pojęciami fizycznymi i zasadą uniwersalności rozwiązań matematycznych w celu opisu rzeczywistych układów akustycznych, mechanicznych i elektrycznych oraz wybrać odpowiedni model, w ramach którego przeprowadzi analizę układu potrafi — przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań związanych z modelowaniem i projektowaniem układów, urządzeń i oprogramowania akustycznego — integrować pochodzącą z różnych źródeł wiedzę z dziedziny akustyki, elektroniki, informatyki, mechaniki i innych dyscyplin + - - - - + - - - - -
M_U002 potrafi rozpoznać wśród poznanch modeli matematycznych właściwy do opisu rozpatrywanego problemu dotyczącego rzeczywistych pól lub układów akustycznych + - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 ma świadomość ograniczenia swej wiedzy i konieczności stałego podnoszenia kompetencji zawodowych i społecznych + - - - - + - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 75 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 27 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 25 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 18 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (14h):
Tematy wykładów podano poniżej

Zajęcia seminaryjne będą polegały na pogłębieniu i uzupełnieniu treści wykładu w formie referatu/prezentacji przygotowanej przez studentów i późniejszej dyskusji. Studenci mogą zgłaszać własne tematy związane z przedmiotem lub wybrać z tematów proponowanych.
W szczególności, tematyka seminarium obejmować będzie:
1. Matematyka jako uniwersalne narzędzie opisu świata fizycznego.
2. Interdyscyplinarny charakter akustyki jako dyscypliny na styku nauk przyrodniczych (akustyka fizyczna, elektroakustyka, strukturalna), humanistycznych (akustyka mowy, psychoakustyka) i sztuki (akustyka muzyczna, architektoniczna).
3. Podstawowe równania akustyki fizycznej jako przykład równań nieliniowych.
Użyteczność i powszechność teorii liniowych, przykłady liniowych struktur matematycznych.
4. Linearyzacja podstawowych równań akustyki wyprowadzonych z pierwszych zasad, liniowe układy w technice.
5.Akustyczne układy o stałych skupionych – analogie akustyczno-mechaniczno-elektryczne.
6. Opis układu mechanicznego, akustycznego i elektrycznego poprzez impedancję – filtry akustyczne i elektryczne.
7. Akustyczne układy o stałych rozłożonych – falowody akustyczne i elektromagnetyczne – analogie.
8. Nowe odkrycia przewidziane przez teorie matematyczne (fale grawitacyjne itp).
9. Problem sztucznej inteligencji.
10. Programy numeryczne do badania pola akustycznego (AcTran – Acoustic Transmission, Ansys, COMSOL Multiphysics i inne).
11. Cyfronet – Centrum komputerowe AGH – najważniejsze projekty, możliwość korzystania przez pracowników i studentów
12. Metamateriały – elektromagnetyczne i akustyczne
13. Nowe zastosowania teorii liczb z uwzględnieniem kryptografii
14. Katastrofy jako rezultat złego modelowania matematycznego

Zajęcia seminaryjne (13h):
Tematykę seminarium podano poniżej

Zajęcia seminaryjne będą polegały na pogłębieniu i uzupełnieniu treści wykładu w formie referatu/prezentacji przygotowanej przez studentów i późniejszej dyskusji. Studenci mogą zgłaszać własne tematy związane z przedmiotem lub wybrać z tematów proponowanych.
W szczególności, tematyka seminarium obejmować będzie:
1. Matematyka jako uniwersalne narzędzie opisu świata fizycznego.
2. Interdyscyplinarny charakter akustyki jako dyscypliny na styku nauk przyrodniczych (akustyka fizyczna, elektroakustyka, strukturalna), humanistycznych (akustyka mowy, psychoakustyka) i sztuki (akustyka muzyczna, architektoniczna).
3. Podstawowe równania akustyki fizycznej jako przykład równań nieliniowych.
Użyteczność i powszechność teorii liniowych, przykłady liniowych struktur matematycznych.
4. Linearyzacja podstawowych równań akustyki wyprowadzonych z pierwszych zasad, liniowe układy w technice.
5.Akustyczne układy o stałych skupionych – analogie akustyczno-mechaniczno-elektryczne.
6. Opis układu mechanicznego, akustycznego i elektrycznego poprzez impedancję – filtry akustyczne i elektryczne.
7. Akustyczne układy o stałych rozłożonych – falowody akustyczne i elektromagnetyczne – analogie.
8. Nowe odkrycia przewidziane przez teorie matematyczne (fale grawitacyjne itp).
9. Problem sztucznej inteligencji.
10. Programy numeryczne do badania pola akustycznego (AcTran – Acoustic Transmission, Ansys, COMSOL Multiphysics i inne).
11. Cyfronet – Centrum komputerowe AGH – najważniejsze projekty, możliwość korzystania przez pracowników i studentów
12. Metamateriały – elektromagnetyczne i akustyczne
13. Nowe zastosowania teorii liczb z uwzględnieniem kryptografii
14. Katastrofy jako rezultat złego modelowania matematycznego

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Zajęcia seminaryjne: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest wygłoszenie samodzielnie przygotowanego referatu na seminarium

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Zajęcia seminaryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci prezentują na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega zarówno wartość merytoryczna prezentacji, jak i tzw. kompetencje miękkie.
Sposób obliczania oceny końcowej:

W ocenie końcowej brany będzie pod uwagę przede wszystkim poziom przygotowanego referatu i sposób jego prezentacji, a także aktywność na referatach innych studentów.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Student ma prawo do dwóch nieobecności nieusprawiedliwionych w trakcie semestru. Usprawiedliwienie nieobecności musi być przedstawione w ciągu tygodnia po powrocie na zajęcia.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość treści wyłożonych na zajęciach z matematyki, fizyki i pokrewnych (np. Teorii drgań, Elektroakustyki itp.).

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Literatura
1. A. Dobrucki, Przetworniki elektroakustyczne, WNT 2007
5. L. Kinsler, A. Frey, A. Coppens, J. Sanders, Fundamentals of Acoustics, J. Willey and Sons
3. I. Malecki, Teoria fal i układów akustycznych, PWN
4. E. Wigner, The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences, Communications in Pure and Applied Mathematics, vol. 13, No. I (February 1960).
5. G.V. Coyne, M. Heller, Pojmowalny Wszechświat, Świat Nauki – Prószyński i S-ka, 2007
6. R. Penrose, Droga do rzeczywistości – wyczerpujący przewodnik po prawach rządzących Wszechświatem, Świat Nauki – Prószyński i S-ka, 2011
7. Springer Handbook of Acoustics, Springer-Verlag New York, 2007
8.Rienstra S. W., Hirschberg A, An Introduction to Aeroacoustics, Large-Eddy simulation for acoustics, Cambridge University Press, 2007
9. F. Jacobsen, P.M. Juhl, Fundamentals of General Linear Acoustics, John Wiley and Sons, 2013
10. Snakowska A., Teoria pola akustycznego zastosowana do badania układów o symetrii cylindrycznej, wyd. AGH, Kraków, 2018, s. 252
11. Snakowska A. Badania teoretyczne i eksperymentalne falowodów cylindrycznych, Postępy akustyki 2017, OSA Piekary Śląskie 2017, s.83-109
12. Heller, T. Pabjan, Elementy filozofii przyrody
13. Tematycznie związane strony www i artykuły w czasopismach naukowychM.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Snakowska A., Waves in ducts described by means of potentials, Archives of Acoustics, vol. 32, no. 4, 2007, pp. 13–28.
2. Snakowska A., Acousto-electromagnetic analogies in diffraction phenomena occurring in the semi-infinite cylindrical waveguide, Acta Physica Polonica-Series A General Physics, 2009 Vol.116 No. 3, s. 410-413
3. SnakowskaA., Wyrzykowski R., Zima K., Pole bliskie na osi głównej membrany o gaussowskim rozkładzie amplitudy prędkości drgań, Archiwum Akustyki, vol. 13, no. 3 1975, pp. 285–295.
4. Snakowska A, Wyrzykowski R., Calculation of the acoustical field of a semi-infinite cylindrical waveguide by means of the Green’s function expressed in cylindrical coordinates, Archives of Acoustics, vol. 11, no. 3, 1986, pp. 261-285, także w Archiwum Akustyki, vol. 21, no. 2, 1986, pp. 235-256.
5. Snakowska A., The acoustic far field of an arbitrary Bessel mode radiating from a semi-infinite unflanged cylindrical wave-guide, Acustica, vol. 77, no. 2, 1992, pp. 53–62.
6. Snakowska A., On the principle of equipartition of energy in the sound field inside and outside a circular duct, Acustica, vol. 79, no. 2, 1993, pp. 155–160.
7. Snakowska A., Gorazd Ł., Jurkiewicz J., Kolber K., Generation of a single cylindrical duct mode using a mode synthesiser, Applied Acoustics, vol. 114, s. 56–70, 2016, IF: 1,921,
8. Gorazd Ł., Snakowska A., Jurkiewicz J., Flach A., On certain practical issues relating to construction of the in-duct single mode synthesizer, Archives of Acoustics, vol. 40, no. 2, s. 247–255, 2015, IF: 0,661,
9. Kolber K., Snakowska A., Kozuba M., The effect of plate discretization on accuracy of the sound radiation efficiency measurements, Archives of Acoustics vol. 39 no. 4, s. 511–518, 2014, IF: 0,565,
10. Snakowska A., Idczak H., Bogusz B., Modal analysis of the acoustic field radiated from an unflanged cylindrical duct – theory and measurement, Acustica, vol. 82, no. 2, 1996, pp. 201–206.
11. Gorazd Ł., Jurkiewicz J., Snakowska A., Experimental verification of the theoretical model of sound radiation from an unflanged duct with low mean flow, Archives of Acoustics, vol. 37 no. 2, 2012, s. 227–236. IF: 0,829,
12. Snakowska A., Jurkiewicz J., Gorazd Ł., A hybrid method for determination of the acoustic impedance of an unflanged cylindrical duct for multimode wave, Journal of Sound and, vol. 396, s. 325–339, 2017, IF 2.618
13. 7. Snakowska A., Jurkiewicz J., Gorazd Ł., A hybrid method for determination of the acoustic impedance of an unflanged cylindrical duct for multimode wave, Journal of Sound and Vibration, vol. 396, s. 325–339, 2017, IF 2.618, pkt: 35

Informacje dodatkowe:

Brak