Dynamika układów złożonych 390-FG1-2DUZ

Profil studiów: ogólnoakademicki.
Forma studiów: stacjonarne.
Moduł: podstawy fizyki.
Dziedzina i dyscyplina nauki: nauki ścisłe i przyrodnicze, nauki fizyczne.
Rok studiów, semestr: 2 rok, 2 semestr, studia I stopnia.
Wymagania wstępne: rachunek różniczkowy i całkowy, mechanika, metody numeryczne i algorytmy, programowanie.
Metody dydaktyczne: wykład, rozwiązywanie zadań, prezentacja kodu programów, samodzielne pisanie kodu, zadania domowe, dyskusje, konsultacje, samodzielne studiowanie.
Punkty ECTS: 5.
Bilans nakładu pracy studenta: wykład (15 godzin), konwersatorium (30 godzin), laboratorium (15 godzin), przygotowanie do zajęć (49 godzin), udział w konsultacjach przedmiotowych (3 godziny), przygotowanie do egzaminu końcowego i udział w egzaminie (10+3 godziny).
Wskaźniki ilościowe: wykład (0.6 punktów ECTS), konwersatorium (1.2 punktów ECTS), laboratorium (0.6 punktów ECTS), przygotowanie do zajęć (1.96 punktów ECTS), udział w konsultacjach przedmiotowych (0.12 punktów ECTS), przygotowanie do egzaminu końcowego i udział w egzaminie (0.52 punkty ECTS).

Treści poruszane na wykładzie:

Dynamika punktu materialnego

Punkt materialny, położenie, prędkość, przyspieszenie, pęd. Masa i siła. Zasady dynamiki w sformułowaniu Newtonowskim. Siły: sprężysta, grawitacyjna, Lorentza, siły niezachowawcze. Ruch obiektu o zmiennej masie, równanie Mieszczerskiego

Zasada zachowania pędu. Praca, moc, energia. Siły zachowawcze. Prawo zachowania energii. Potencjały sił. Moment pędu, zasada zachowania momentu pędu. Siły centralne.

Więzy, typy więzów. Druga zasada dynamiki dla punktu materialnego z więzami. Zasada d'Alemberta. Współrzędne uogólnione. Zasada d'Alemberta we współrzędnych uogólnionych. Równania Lagrange'a II rodzaju dla punktu materialnego. Siły uogólnione. Równania Lagrange'a II rodzaju dla sił potencjalnych.

Dynamika układu swobodnych punktów materialnych

Dynamika układu punktów materialnych z więzami.

Holonomiczne i nieholonomiczne układy mechaniczne, więzy, przestrzeń konfiguracji, przesunięcia wirtualne, liczba stopni swobody.

Zasada d'Alemberta i zasada prac wirtualnych.

Równania d'Alemberta-Lagrange'a dla układów holonomicznych.

Równania d'Alemberta-Lagrange'a dla układów nieholonomicznych.

Dynamika bryły sztywnej

Określenie ciała sztywnego: położenie, prędkość, przyśpieszenie, moment pędu i energia kinetyczna ciała sztywnego, tensor bezwładności.

Równania ruchu ciała sztywnego.

Równania ruchu dla układu ciał sztywnych i dwa ciała sztywne stykające się.

Treści poruszane na konwersatorium:
Na konwersatorium będą rozwiązywane analitycznie przykładowe problemy ściśle związane z treścią wykładu.

Treści poruszane na laboratorium:
Na laboratorium będą rozwiązywane numerycznie przykładowe problemy ściśle związane z treścią wykładu.

Rodzaj przedmiotu

Tryb prowadzenia przedmiotu

mieszany: w sali i zdalnie
w sali
zdalnie

Wymagania (lista przedmiotów)

Algebra
Mechanika
Metody numeryczne i algorytmy
Programowanie obiektowe
Programowanie strukturalne
Rachunek różniczkowy i całkowy I
Rachunek różniczkowy i całkowy II
Wstęp do fizyki

Założenia (lista przedmiotów)

Budowa materii
Obliczeniowa dynamika płynów
Obliczeniowa fizyka gier

Założenia (opisowo)

Koordynatorzy przedmiotu

Marek Brancewicz

Efekty kształcenia

K_W05 - zna ograniczenia stosowalności wybranych teorii fizycznych, modeli obiektów fizycznych i opisu zjawisk fizycznych
K_W08 - ma wiedzę w zakresie podstawowych pojęć i formalizmu mechaniki klasycznej, praw mechaniki oraz teoretycznych modeli wybranych układów mechanicznych, rozumie fundamentalny charakter praw Newtona
K_W19 - rozumie strukturę fizyki jako dyscypliny naukowej, uzyskuje świadomość powiązań poszczególnych dziedzin fizyki i teorii fizycznych w zakresie przewidzianym programem specjalności
K_W20 - ma podstawową wiedzę z zakresu mechaniki teoretycznej, zna teoretyczne podejście do wybranych problemów mechaniki i rozumie rolę teoretycznego sformułowania mechaniki w zakresie przewidzianym programem specjalności
K_U18 - umie przedstawić teoretyczne sformułowanie wybranych zagadnień mechaniki oraz używając odpowiednich narzędzi matematycznych przeprowadzić teoretyczną analizę wybranych układów mechanicznych w zakresie przewidzianym programem specjalności
K_U24 - umie wykorzystywać narzędzia komputerowe do rozwiązywania problemów matematyki i fizyki, w tym środowiska informatyczne do analizy danych, obliczeń numerycznych i symbolicznych
K_K05 - potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze i zasobach Internetu, także w językach obcych

Kryteria oceniania

Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie oceny, która uwzględnia:
- znajomości pojęć i mechanizmów dynamiki układów mechanicznych
- umiejętność zastosowania tej wiedzy do konkretnych problemów
- umiejętność dyskusji na tematy związane z przedmiotem,
- umiejętność korzystania z zasobów literatury i Internetu,
- kreatywność w podejściu do rozwiązywanych problemów.

Warunkiem koniecznym zaliczenia laboratorium jest dobra frekwencja na zajęciach. Dopuszcza się opuszczenie trzech zajęć. Ocena końcowa laboratorium wynika z oceny prac domowych i wykonania końcowego projektu.

Warunkiem koniecznym zaliczenia konwersatorium jest ponad 50% frekwencja na zajęciach. Ocena końcowa konwersatorium wynika z oceny kolokwiów i prac domowych.

Zaliczenie wykładu odbywa się na podstawie ustnego egzaminu końcowego.

Literatura

[1] "Mechanika teoretyczna", W. Rubinowicz, W. Królikowski, PWN, Warszawa
[2] "Mechanika", L. D. Landau, J. M. Lifszyc, PWN, Warszawa
[3] "Dynamika układów nieholonomicznych", J. I. Nejmark, N. A. Fufajew, PWN, Warszawa
[4] "Zadania i problemy z fizyki, cz.1, Mechanika klasyczna i relatywistyczna", A. Hennel, W. Krzyżanowski, W. Szuszkiewicz, K. Wódkiewicz, PWN, Warszawa

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 390-FG1-2DUZ w USOSweb