Mechanika 0900-FS1-1MEC
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: 10
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 (75 godz), przygotowanie do kolokwium i egzaminu (45 godz.)
Wskaźniki ilościowe: nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 6.6 ECTS; nakład pracy studenta związany z zajęciami o charakterze praktycznym - 1.2 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. Pojęcie siły masy, 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. 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, prawo Stokesa.
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
Założenia (opisowo)
Efekty kształcenia
Student:
1) rozumie fundamentalne znaczenie fizyki dla rozwoju technologicznego, gospodarczego i cywilizacyjnego (K_W01),
2) rozumie rolę modelu ilościowego i abstrakcyjnego opisu obiektu oraz zjawiska fizycznego w zakresie mechaniki (K_W02),
3) Uzyskuje świadomość wagi eksperymentu jako sposobu weryfikacji koncepcji teoretycznych oraz świadomość niepewności eksperymentalnych (K_W03),
4) ma wiedzę w zakresie podstawowych pojęć i formalizmu mechaniki klasycznej, praw mechaniki oraz teoretycznych modeli wybranych układów mechanicznych, rozumie fundamentalny charakter praw Newtona (K_W08),
5) zna sposoby eksperymentalnej weryfikacji praw i koncepcji fizycznych, zna budowę oraz zasady działania aparatury pomiarowej do wybranych doświadczeń z zakresu mechanika (K_W09),
6) umie analizować problemy z zakresu mechaniki, znajdować i przedstawiać ich rozwiązania w oparciu o zdobytą wiedzę oraz przy wykorzystaniu poznanych narzędzi matematyki wykonywać analizy ilościowe i wyciągać wnioski jakościowe (K_U06),
7) umie planować i wykonywać proste doświadczenia z zakresu mechaniki, krytycznie analizować ich wyniki oraz je prezentować (K_U07),
8) zna ograniczenia swojej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia, podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych (K_K01),
9) rozumie potrzbe dzielenia się wiedzą, w tym potrzebę popularnego przedstawiania osiągnięc fizyki (K_K04).
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 - krótkie testy kontrolne po zakończeniu podstawowych działów omawianych na wykładzie. Na zakończenie kształcenia egzamin ustny. Przystapienie 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) R.P.Feynman, R.B.Leighton, M.Sanders, Feynmana wykłady z fizyki, t 1.1, 1.2, PWN, Warszawa 2001
4) 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: