General Physics I - Mechanics

obowiązkowe

Zalecana, ale nie obowiązkowa, jest komplementarna Matematyka po angielsku, tj. Mathematics 1 na Wydziale Chemii UW (kod przedmiotu 1200-1MATH1Z).

Celem tego przedmiotu jest zrozumienie podstawowych idei i zagadnień mechaniki klasycznej i wyprowadzenie równań fizycznych opisujących te procesy oraz zrozumienie i nauczenie się technik rozwiazywania problemów mechaniki klasycznej przy użyciu równań (takich jak równania różniczkowe i całkowe) opisujących te problemy. W celu lepszego opanowania przez studentów w/w treści wprowadzone zostaną nowe metody dydaktyczne, m. in. Peer Instruction with iClikers.

Wykład

Przedmiot składa się z 30tu godzin lekcyjnych wykładów. Wykłady te mają za zadanie przedstawić podstawy mechaniki klasycznej przy użyciu równań matematycznych (takich jak równania różniczkowe) opisujących te procesy. Tematy poruszane podczas zajęć obejmować będą:

• Wektorowy opis ruchu w jednym wymiarze (1D), w dwóch wymiarach (2D) i w trzech wymiarach (3D).

• Zasady dynamiki Newtona.

• Siły tarcia w ruchu.

• Praca mechaniczna. Energia kinetyczna. Siły zachowawcze. Energia potencjalna. Prawo zachowania energii.

• Środek masy, pęd i prawo zachowania pędu.

• Zderzenia obiektów punktowych, ze szczególnym uwzględnieniem praw zachowania pędu i energii.

• Elementy ruchu obrotowego ciał materialnych i bryły sztywnej, moment siły, moment pędu. Prawo zachowania momentu pędu.

• Warunki równowagi statycznej dla bryły sztywnej.

• Powszechne prawo ciążenia. Szczególność sił zachowawczych i centralnych.

• Statyka i dynamiki płynów.

• Ruch okresowy, prosty ruch harmoniczny. Wahadła. Drgania tłumione. Drgania wymuszone. Rezonans mechaniczny. Drgania cząsteczkowe.

• Fale mechaniczne.

Ćwiczenia

Przedmiot składa się z 30 godzin lekcyjnych ćwiczeń rachunkowych obejmujących następujące problemy rachunkowe z podstaw mechaniki klasycznej:

• Wektorowy opis ruchu w jednym wymiarze (1D), w dwóch wymiarach (2D) i w trzech wymiarach (3D).

• Zasady dynamiki Newtona.

• Siły tarcia w ruchu.

• Praca mechaniczna, energia kinetyczna i energia potencjalna. Prawo zachowania energii.

• Środek masy, pęd i prawo zachowania pędu.

• Zderzenia obiektów punktowych, ze szczególnym uwzględnieniem praw zachowania pędu i energii.

• Ruch obrotowy bryły sztywnej, moment siły, moment pędu. Prawo zachowania momentu pędu.

• Warunki równowagi statycznej dla bryły sztywnej.

• Powszechne prawo ciążenia.

• Statyka i dynamiki płynów.

• Ruch okresowy, prosty ruch harmoniczny, wahadła.

• Fale mechaniczne.

W trakcie przedmiotu studenci będą uczyć się jak rozwiązywać proste równania różniczkowe i całkowe potrzebne do opisu przedstawionych powyżej zagadnień. W celu lepszego opanowania przez studentów w/w treści wprowadzone zostaną nowe metody dydaktyczne, m. in. Peer Instruction with iClikers.

Nakład pracy studenta: 180 godzin na które składają się:

• obowiązkowy udział w wykładach i ćwiczeniach: 60 godzin;

• udział w konsultacjach z prowadzącym: 30 godzin

• samodzielna praca nad zrozumieniem wykładanego przedmiotu: 20 godzin;

• rozwiązywanie zadań, przygotowywanie się do zajęć i sprawdzianów: 70 godzin.

Podręcznik: Fundamentals of Physics, 10th Extended Edition, Halliday, Resnick and Walker. Materiały wykładowe.

Wykłady

Wiedza ("student zna i rozumie"): zrozumienie podstawowych konceptów mechaniki klasycznej i znajomość rządzących nimi podstawowych praw fizycznych.

Umiejętności ("student umie i jest gotów do"): wyprowadzenia podstawowych wzorów i praw fizycznych do opisu mechaniki ciał, a tym m.in.: 1) praw ruchu Newtona, tj. opisu rożnych rodzajów ruchu punktu materialnego i bryły sztywnej (ruch liniowy, po okręgu, obrotowy i harmoniczny); 2) zasad zachowania pędu, energii i momentu pędu dla prostych przykładów.

Ćwiczenia

Wiedza (student zna i rozumie): Student poznał typowe zadania rachunkowe mechaniki klasycznej w życiu codziennym.

Umiejętności (student umie i jest gotów do): Student nauczył się i potrafi znaleźć i zaaplikować odpowiednia strategie rozwiązywania standardowych zadań rachunkowych z mechaniki.

Wykłady

Wiedza ("absolwent zna i rozumie"): K_W01, K_W05, K_W06, K_W07.

• zrozumienie podstawowych konceptów mechaniki klasycznej i znajomość rządzących nimi podstawowych praw fizycznych.

Umiejętności ("absolwent umie i jest gotów do"): K_U03, K_U09, K_U010, K_U015, K_U017

• wyprowadzenia podstawowych wzorów i praw fizycznych do opisu mechaniki ciał, a tym m.in.: 1) praw ruchu Newtona, tj. opisu rożnych rodzajów ruchu punktu materialnego i bryły sztywnej (ruch liniowy, po okręgu, obrotowy i harmoniczny); 2) zasad zachowania pędu, energii i momentu pędu dla prostych przykładów.

Kompetencje społeczne („absolwent gotów do”): K_K01, K_K04.

• ciągłego dokształcania się w literaturze z mechaniki klasycznej.

• systematycznego zapoznawania się z literaturą naukową z mechaniki klasycznej i popularnonaukową w celu pogłębiania i poszerzania wiedzy ze świadomością zagrożeń przy pozyskiwaniu informacji z niezweryfikowanych źródeł, w tym z internetu.

Ćwiczenia rachunkowe

Wiedza (absolwent zna i rozumie): K_W07, K_W08

• znajomość technik rozwiązywania typowych zadań rachunkowych z mechaniki klasycznej w życiu codziennym.

Umiejętności (absolwent umie i jest gotów do): K_U03, K_U09, K_U010, K_U015, K_U017

• potrafi znaleźć i zaaplikować odpowiednia strategie rozwiązywania standardowych zadań rachunkowych z mechaniki.

Kompetencje społeczne ("absolwent gotów do") : K_K01.

• ciągłego dokształcania się w kierunku rozwiązywania coraz bardziej złożonych problemów z mechaniki klasycznej.

Ocena końcowa będzie zintegrowaną oceną z wykładów i ćwiczeń. Ocena ta będzie opierać się na rezultatach czterech jednogodzinnych kolokwiów, kartkówek w trakcie wybranych wykładów i ćwiczeń, obecności na wykładach i ćwiczeniach lub/i braniu udziału aktywnościach za pomocą iClikerów, pracach domowych i wreszcie egzaminu końcowego. Zaliczenie przedmiotu będzie możliwe tylko pod warunkiem wzięcia udziału w egzaminie końcowym.

Maksymalne liczba nieobecności umożliwiająca osiągnięcie efektów uczenia to 4 nieobecności podczas wykładów i 4 nieobecności podczas ćwiczeń.

Kolokwia (4, dwa podczas wykładów i dwa podczas ćwiczeń), każde po 100 pkt = 400 pkt

Kartkówki (15-20) w trakcie wykładów lub/i cwiczen, każda po 5 pkt oraz plusy = 100 pkt.

Obecność (wykłady i ćwiczenia) i branie udziału aktywnościach za pomocą iClikerów = 150 pkt.

Zadania domowe (10) Każde po 15 pkt = 150 pkt.

Egzamin końcowy 200 pkt.

Ewentualnie dodatkowe plusy 20 pkt. bonusowych

Całkowite możliwe 1000 pkt. + 20 punktów bonusowych.

Ocena (wedle polskiego systemu ocen)

900+ pkt. 5 (bdb)

800-899 pkt. 4.5 (+db)

700-799 pkt. 4.0 (db)

600-699 pkt. 3.5 (+dst)

500-599 pkt. 3 (dst)

Mniej niż 500 pkt. 2 (ndst) = niezaliczenie przedmiotu.

brak