Mechanika P 390-FK1-1MECH
Profil studiów: ogólnoakademicki
Forma studiów: stacjonarne
Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy (Moduł1: Podstawy fizyki)
Dziedzina i dyscyplina naukowa: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina Fizyka
Rok studiów/semestr: 1 rok / 2 semestr
Wymagania wstępne: student uczestniczący w wykładzie, ćwiczeniach rachunkowych i laboratorium powinien posiadać podstawową wiedzę w zakresie matematyki i fizyki nabytą we wcześniejszym cyklu kształcenia
Liczba godzin zajęć dydaktycznych: wykład 45 godz. konwersatorium 45 godz, laboratorium 30 godz.
Metody dydaktyczne: wykład, pokazy w trakcie wykładu, rozwiązywanie problemów i zadań, dyskusja, konsultacje, praca własna studenta w domu
Punkty ECTS: 11
Bilans nakładu pracy studenta: udział w wykładach (45 godz), udział w konwersatorium (45 godz), laboratorium (30 godz.), udział w konsultacjach (30 godz), praca własna w domu (60 godz), przygotowanie do kolokwium i egzaminu (45 godz.) przygotowanie sprawozdań (20)
Wskaźniki ilościowe: nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 6 ECTS; nakład pracy studenta związany z zajęciami o charakterze praktycznym - 5 ECTS.
Studenci uczestniczą w wykładach wzbogaconych o pokazy eksperymentów ilustrujących przekazywane treści. W trakcie zajęć rachunkowych studenci otrzymują listy zadań do samodzielnego rozwiązania, których treść jest skorelowana z treścią wykładu.Zajęcia laboratorum polegaja na samodzielnym przeprowadzeniu podstawowych eksperymentów z mechaniki oraz napisanie raportu ze szczególnym uwzglednieniem analizy danych pomiarowych i prawidłowym wnioskowaniem. Podczas zajęć przedstawiają ich rozwiązania. Prowadzący zwraca szczególną uwagę na rozumienie używanych pojęć, klarowność prezentacji, stymuluje grupę do zadawania pytań i dyskusji. Prowadzący stara się wytworzyć w grupie ćwiczeniowej poczucie odpowiedzialności za zespół i zachęca do pracy zespołowej.
Treści merytoryczne
1) Podstawowe wielkości fizyczne, międzynarodowy układ jednostek SI, wielkości wektorowe i skalarne, podstawy algebry wektorów, układy współrzędnych - kartezjański, biegunowy, cylindryczny, sferyczny,
2) Kinematyka punktu materialnego - wektor położenia, przemieszczenie, droga, czas, prędkość średnia i chwilowa, przyspieszenie średnie i chwilowe, równanie ruchu, ruch względny,
3) Przykłady ruchu na płaszczyźnie - rzut poziomy, rzut ukośny, ruch po okręgu (prędkość i przyspieszenie kątowe, przyspieszenie styczne i dośrodkowe),
4) Dynamika punktu materialnego i bryły sztywnej. Pojęcie siły masy, momentu bezwładności, pędu, momentu pędu. Układ odniesienia inercjalny i nieinercjalny. Zasady dynamiki Newtona. Przykłady ważnych sił (grawitacyjna, tarcia, oporu, dośrodkowa). Pozorne siły bezwładności. Siła Coriolisa.
5) Ciążenie powszechne. Prawo powszechnego ciążenia, prawa Keplera, masa bezwładna i grawitacyjna, pole grawitacyjne i jego natężenie,
6) Praca, energia, moc. Energia kinetyczna, praca sił ciężkości, praca sił sprężystości, siły zachowawcze i niezachowawcze, energia potencjalna. Zasada zachowania energii.
7) Zasada zachowania pędu i momentu pędu. Środek masy i środek ciężkości, pęd układu punktów materialnych, zderzenia sprężyste i niesprężyste, popęd siły,
8) Ruch obrotowy. Pojęcie bryły sztywnej, opis ruchu obrotowego, moment pędu, moment bezwładności, twierdzenie Steinera, II zasada dynamiki ruchu obrotowego, zasada zachowania momentu pędu, energia kinetyczna ruchu obrotowego, precesja, efekt żyroskopowy,
9) Fale w ośrodkach sprężystych. Fale mechaniczne (poprzeczne i podłużne), zmienne opisujące ruch falowy, równanie fali harmonicznej prostej. Sprężystość, prawo Hooke'a, pojęcie modułu Younga i modułu ściśliwości objętościowej. Interferencja fal, odbicie fal, dudnienia, fale dźwiękowe, fala uderzeniowa, efekt Dopplera,
10) Statyka i dynamika płynów. Parametry opisujące płyny. Prawo Pascala, prawo Archimedesa, Charakterystyka przepływu płynów, równanie ciągłości, prawo Bernoulliego, ruch ciał w płynach.
Konwersatoria:
Ćwiczenia rachunkowe skorelowane z treściami wykładu.
Laboratorium:
1) Omówienie zasad funkcjonowania pracowni fizycznej. Zasady BHP.
2) Metodyka pisania raportów z wykonanych eksperymentów
3) Wykonanie ćwiczenia "Ruch jednostajnie przyspieszony" - wyznaczenia zależności drogi od czasu,
4) Wykonanie ćwiczenia "Ruch jednostajnie przyspieszony" - wyznaczenia prędkości średnich i chwilowych w ruchu jednostajnie zmiennym,
5) Wykonanie ćwiczenia "Wyznaczanie przyspieszenia grawitacyjnego - wahadło matematyczne"
6) Wykonanie ćwiczenia "Badanie drgań sprężyny"
7) Wykonanie ćwiczenia "Sprawdzenie twierdzenia Steinera"
8) Wykonanie ćwiczenia "Sprawdzenie prawa Hooke'a dla sprężynu"
9) Wykonanie ćwiczenia "Badanie fal stojących w powietrzu"
10) Wykonanie ćwiczenia "Wyznaczanie prędkości dźwięku w CO2"
11) Wykonanie ćwiczenia "Sprawdzenie prawa Archimedesa"
12) Wykonanie ćwiczenia "Ważenie powietrza"
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia przedmiotu
Założenia (opisowo)
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
Student zna i rozumie:
KP6 _WG1: w zaawansowanym stopniu, koncepcje, zasady i teorie właściwe dla fizyki i astronomii w zakresie przewidzianym programem kształcenia;
KP6_WG2: techniki matematyki wyższej w zakresie niezbędnym dla ilościowego opisu, zrozumienia oraz modelowania problemów fizycznych o średnim poziomie złożoności;
KP6_WG3: oraz potrafi wytłumaczyć opisy prawidłowości, zjawisk i procesów fizycznych wykorzystujące języki matematyki, w szczególności potrafi samodzielnie odtworzyć podstawowe twierdzenia i prawa;
Student potrafi:
KP6_UW1: analizować problemy z zakresu nauk fizycznych i astronomii oraz znajdować ich rozwiązania w oparciu o poznane twierdzenia i metody;
KP6_UW2: wykonywać analizy ilościowe oraz formułować na tej podstawie wnioski jakościowe;
KP6_UW3: planować i wykonywać proste badania doświadczalne lub obserwacje z zakresu fizyki oraz analizować ich wyniki;
KP6_UK1: w sposób przystępny przedstawić podstawowe fakty w ramach fizyki, przekazywać wiedzę z zakresu nauk przyrodniczych innym;
Student jest gotów do:
KP6_KK1: krytycznej oceny posiadanej wiedzy i odbieranych treści;
KP6_KK5: rozumienia społecznych aspektów praktycznego stosowania zdobytej wiedzy i umiejętności oraz związanej z tym odpowiedzialności;
KP6_KO2: do zapoznawania się z literaturą naukową i popularnonaukową w celu pogłębiania i poszerzania wiedzy, z uwzględnieniem zagrożeń przy pozyskiwaniu informacji z niezweryfikowanych źródeł, w tym z Internetu;
Kryteria oceniania
Laboratorium - pytania kontrolne przed wykonaniem doświadczenia. Ocen sprawozdania po wykonaniu doświadczenia. Zaliczenie laboratorium wymaga zdobycia ponad 50% punktów.
Konwersatorium - dwa kolokwia z zadań rachunkowych. Zaliczenie konwersatorium wymaga zdobycia 50% punktów. Kolokwium poprawkowe z całego zakresu przerobionego materiału. Zaliczenie materiału wymaga zdobycia 50% punktów.
Wykład - cotygodniowe krótkie testy kontrolne z materiału omawianego na wcześniejszych wykładach (zazwyczaj dwa zadania). Bardzo dobre wyniki umożliwiają zaliczenie wykładu przy warunku zaliczenia ćwiczeń rachunkowych i laboratoriów. Na zakończenie kształcenia egzamin pisemny. Przystąpienie do egzaminu jedynie w przypadku zaliczenia konwesatorium i laboratorium.
Literatura
Literatura zalecana:
1) D.Halliday, R.Resnick, J.Walker „Podstawy fizyki” tom. 1-3 PWN Warszawa 2006
2) D. Halliday, R. Resnick, „Fizyka dla studentów nauk przyrodniczych i technicznych”t. I-II, PWN Warszawa 1998,
3) Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki na stronie internetowej Wydziału Fizyki UwB:
- http://physics.uwb.edu.pl/main/pdf/pracownia1/zbiorcza.pdf
Literatura dodatkowa:
1) R.P.Feynman, R.B.Leighton, M.Sanders, Feynmana wykłady z fizyki, t 1.1, 1.2, PWN, Warszawa 2001
2) L.W. Tarasow, A.N.Tarasowa, :Jak rozwiązywać zadania z fizyki", WSiP, Warszawa 1995
3) H.Szydłowski, "Pracownia fizyczna wspomagana komputerem", PWN, Warszawa 2003
4) H.Szydłowski, "Teoria pomiarów", PWN, Warszawa 1981
3) C.Kittel, W.D.Knight, M.A.Ruderman, Mechanika, PWN, Warszawa 1973
4) A.K.Wróblewski, J.A.Zakrzewski, Wstęp do Fizyki tom 1, PWN, Warszawa 1984
5) L.W. Tarasow, A.N.Tarasowa, :Jak rozwiązywać zadania z fizyki", WSiP, Warszawa 1995
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: