ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
Έχοντας ολοκληρώσει επιτυχώς το μάθημα, αναμένεται οι φοιτητές/ήτριες να διαθέτουν:
- Γνώση και κριτική κατανόηση της θεωρίας και των αρχών της μηχανικής.
- Γνώση και βασική κατανόηση εισαγωγικών εννοιών της κυματικής.
- Γνώση και κατανόηση των μονάδων μέτρησης που συνοδεύουν τα φυσικά μεγέθη της μηχανικής και της κυματικής.
- Γνώση της μεθοδολογίας και δεξιότητες στην επίλυση προβλημάτων.
- Ικανότητα εφαρμογής των μαθηματικών εννοιών που διδάσκονται παράλληλα σε προβλήματα μηχανικής και κυματικής.
Αναλυτικά, οι φοιτητές θα είναι σε θέση:
- Να περιγράψουν και να αναλύσουν προβλήματα σχετιζόμενα με την κινηματική και τη δυναμική των σωμάτων καθώς και με εισαγωγικές έννοιες της κυματικής.
- Να αναλύσουν τα φυσικά μεγέθη που σχετίζονται με συγκεκριμένο πρόβλημα.
- Να εφαρμόσουν τις κατάλληλες αρχές διατήρησης σε κάθε πρόβλημα.
- Να επιλύουν προβλήματα με διαφορετικές ισοδύναμες μεθόδους.
- Να εφαρμόσουν τις γνώσεις σε μαθήματα ειδικότητας που σχετίζονται με ηλεκτρομηχανικές εφαρμογές και φαινόμενα διάδοσης κυμάτων.
Γενικές Ικανότητες
- Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση των απαραίτητων τεχνολογιών και ειδικά: μελέτη και ανάλυση προβλημάτων μηχανικής και κυματικής.
- Αυτόνομη εργασία: επίλυση ενδιάμεσων ασκήσεων στο τέλος κάθε ενότητας.
- Ομαδική εργασία: εκπόνηση σε ομάδα 3-4 ατόμων εργαστηριακής άσκησης.
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
Το θεωρητικό μέρος του μαθήματος εισάγει στους φοιτητές δύο γνωστικές περιοχές της Κλασσικής Φυσικής, (Μηχανική και Κυματική), οι οποίες αναπτύσσονται σε πέντε ενότητες :
- Πρώτη ενότητα: Εισαγωγικές έννοιες (1 εβδομάδα) : Φυσικά μεγέθη, μαθηματική ανασκόπηση, διαστατική ανάλυση
- Δεύτερη ενότητα:
Κινηματική και Δυναμική του υλικού σημείου, Διατήρηση Ενέργειας (4 εβδομάδες):
Κίνηση σε μια διάσταση, κίνηση στο χώρο, κυκλική κίνηση
Θεμελιώδεις δυνάμεις, νόμοι του Νεύτωνα
Ορμή, έργο, ισχύς, κινητική ενέργεια
Δυναμική ενέργεια, συντηρητικές δυνάμεις, διατήρηση μηχανικής ενέργειας - Τρίτη ενότητα:
Κινηματική και Δυναμική του στερεού σώματος (2 εβδομάδες)
Κέντρο μάζας, Ροπή δύναμης, ροπή αδράνειας, περιστροφική κίνηση γύρω από σταθερό άξονα
Στροφορμή, κίνηση κύλισης, δυναμική στερεού σώματος - Τέταρτη ενότητα :
Εισαγωγή στην Κυματική ( 3 εβδομάδες)
Ταλαντώσεις, εξισώσεις κίνησης
Αρμονικά εγκάρσια κύματα, κυματική εξίσωση, ταχύτητα, ενέργεια, επαλληλία, συμβολή, στάσιμο κύμα, κανονικοί τρόποι ταλάντωσης
Ηχητικά κύματα, ένταση, επαλληλία, συμβολή, στάσιμο κύμα, κανονικοί τρόποι ταλάντωσης, διακροτήματα, φαινόμενο Doppler - Πέμπτη ενότητα:
Εμβάθυνση στο γνωστικό περιεχόμενο του μαθήματος (3 εβδομάδες)
Ανάλυση-επίλυση ασκήσεων
Εφαρμογές σε μαθήματα ειδικότητας που σχετίζονται με ηλεκτρομηχανικές εφαρμογές και φαινόμενα διάδοσης κύματος
Προετοιμασία τελικής εξέτασης
Το αντίστοιχο περιεχόμενο του εργαστηριακού μαθήματος κατανέμεται σε 13 εργαστηριακές
ασκήσεις ως εξής:
1η Άσκηση: Μετρήσεις, ανάλυση μετρήσεων, θεωρία σφαλμάτων
2η Άσκηση: Γραφικές παραστάσεις, γραμμικοποίηση σχέσεων
3η Άσκηση: Αναλυτική παρουσίαση των εργαστηριακών ασκήσεων
4η Άσκηση: Μελέτη ευθύγραμμης ομαλά επιταχυνόμενης κίνησης
5η Άσκηση: Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητα με απλό εκκρεμές
6η Άσκηση: Προσδιορισμός σταθεράς ελατηρίου
7η Άσκηση: Μέτρηση της ταχύτητας του ήχου στον αέρα
8η Άσκηση: Αναλογία μηχανικών και ηλεκτρικών συστημάτων
9η Άσκηση: Αναλογία ηλεκτρικής αντίστασης με το συντελεστή ιξώδους ρευστών
10η Άσκηση: Το μηχανικό ανάλογο του κυκλώματος εκφόρτισης πυκνωτή μέσω αντίστασης
11η Άσκηση: Το μηχανικό ανάλογο του κυκλώματος RLC σε σειρά
12η Άσκηση: Επαναληπτικό μάθημα
13η Άσκηση: Τελική εξέταση εργαστηρίου
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ
Γραπτή Εξέταση: 60%
Εργαστηριακή Άσκηση: 40%
Προαιρετικά: επίλυση ασκήσεων για προετοιμασία στην τελική εξέταση.
ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
- Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς: μηχανική, ταλαντώσεις και μηχανικά κύματα, θερμοδυναμική, σχετικότητα, Raymond A. Serway, John W. Jewett,
- Πανεπιστημιακή Φυσική με σύγχρονη φυσική, Τόμος Α, Young H., Freedman R.,
- Φυσική, Halliday David, Resnick Robert, Walker Jearl, Τόμος Α,
- Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς, Τόμος Α, Giancoli
- Σημειώσεις εργαστηριακών ασκήσεων