Φυσική Ι (Μηχανική)

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Σκοπός του μαθήματος είναι η απόκτηση βαθιάς γνώσης των θεμελιωδών αρχών της μηχανικής, όπου περιλαμβάνονται η κινηματική, οι νόμοι του Νεύτωνα, οι αρχές διατήρησης ορμής, στροφορμής και ενέργειας, η δυναμική μελέτη σημείου και στερεού σώματος, οι κεντρικές δυνάμεις, οι ταλαντώσεις, η κυματική και η μηχανική ρευστών.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής θα μπορεί:

• να επιδεικνύει την βαθιά κατανόηση των θεωρητικών βάσεων της κλασικής Νευτώνειας μηχανικής,
• να ερμηνεύει και να αξιολογεί κριτικά τους νόμους που πρέπει να εφαρμόσει για την αντιμετώπιση προβλημάτων μηχανικής,
• να επιλύει βασικά προβλήματα μηχανικής μέσω ανάλυσης δυνάμεων και εφαρμογής των κατάλληλων νόμων και των βασικών αρχών διατήρησης,
• να πραγματοποιεί μετρήσεις φυσικών μεγεθών στο εργαστήριο και να επεξεργάζεται τα αποτελέσματα συνδέοντας τα με τη θεωρία,
• να συνεργάζεται με συμφοιτητές του/της για την εκπόνηση πειραματικής μελέτης,
• να εφαρμόζει τους σχετικούς νόμους για την επίλυση σύνθετων προβλημάτων χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα μαθηματικά εργαλεία,
• να αξιολογεί τις συνθήκες κάτω από τις οποίες είναι απαραίτητη η χρήση της θεωρίας της σχετικότητας,
• να ερμηνεύει τα αποτελέσματα των υπολογισμών του σε σύνδεση και με το αντικείμενο της επιστήμης του Μηχανικού Τοπογραφίας και Γεωπληροφορικής.

 

Γενικές Ικανότητες

• Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Θεωρητικό μέρος

• Κλασική Μηχανική (Βασικές αρχές, δυνάμεις και διανύσματα, σχεδιασμός διαγραμμάτων, μονάδες μέτρησης). Κινηματική σε μία διάσταση (μετατόπιση, χρόνος, ταχύτητα, επιτάχυνση, στιγμιαία/μέση ταχύτητα και επιτάχυνση, κίνηση με σταθερή ή μεταβαλλόμενη επιτάχυνση, ταχύτητα και θέση με ολοκλήρωση).
• Κινηματική σε δύο και τρεις διαστάσεις (διανύσματα θέσης, ταχύτητας, επιτάχυνσης, ανεξαρτησία κινήσεων, κυκλική κίνηση, σχετική ταχύτητα).
• Νόμοι του Νεύτωνα (δυνάμεις και αλληλεπιδράσεις, διάγραμμα δυνάμεων, αδρανειακά συστήματα αναφοράς, μη αδρανειακά συστήματα αναφοράς, κεντρικές δυνάμεις, βαρυτική δύναμη).
• Εφαρμογές των νόμων του Νεύτωνα (σώμα σε ισορροπία, δυναμική σωματιδίων, δυνάμεις αντίστασης, δυναμική κυκλικής κίνησης).
• Έργο και κινητική ενέργεια, έργο και ενέργεια μεταβλητής δύναμης, ισχύς. Διατηρητικές και μη διατηρητικές δυνάμεις, δύναμη και δυναμική ενέργεια, βαρυτική δυναμική ενέργεια, αρχή διατήρησης μηχανικής ενέργειας.
• Ορμή, ώθηση, κρούση (θεώρημα ώθησης-ορμής, αρχή διατήρησης της ορμής, κρούσεις, κέντρο μάζας).
• Περιστροφή στερεού σώματος (γωνιακή ταχύτητα, γωνιακή επιτάχυνση, ενέργεια περιστροφικής κίνησης, ροπή αδράνειας).
• Δυναμική της περιστροφικής κίνησης (ροπή, στροφορμή, έργο και ισχύς κατά την περιστροφή, αρχή διατήρησης στροφορμής).
• Ισορροπία και ελαστικότητα (συνθήκες ισορροπίας, τάση, παραμόρφωση, μέτρα ελαστικότητας).
• Περιοδική κίνηση (μελέτη απλής αρμονικής ταλάντωσης μέσω της λύσης διαφορικής εξίσωσης 2ης τάξης, αποσβενόμενες και εξαναγκασμένες ταλαντώσεις, συντονισμός).
• Μηχανική ρευστών (υδροστατική πίεση, εξίσωση συνέχειας, Bernoulli).
• Κύματα (αρμονικά μηχανικά κύματα, στάσιμα κύματα, κανονικοί τρόποι ταλάντωσης, συμβολή κυμάτων, ηχητικά κύματα, ένταση ήχου, εξασθένιση).
• Όρια της Νευτώνειας μηχανικής, εισαγωγή στην ειδική και γενική θεωρία της σχετικότητας.

 

Εργαστηριακό μέρος

• Μετρήσεις- σφάλματα
• γραφικές παραστάσεις
• μέτρηση μηκών και ακτίνων καμπυλότητας
• μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας
• μέτρηση σταθεράς ελατηρίου
• μελέτη στερεού σώματος
• μέτρηση ταχύτητας του ήχου
• εύρεση πυκνότητας στερεών και υγρών
• μέτρηση συντελεστή ιξώδους
• προσδιορισμός συντελεστή γραμμικής διαστολής

 

Μέθοδος αξιολόγησης:

• Τελική Γραπτή Εξέταση (60% του τελικού βαθμού) διαβαθμισμένης δυσκολίας, που μπορεί να περιλαμβάνει ερωτήσεις σύντομης απάντησης, επίλυση απλών και σύνθετων προβλημάτων και ερωτήσεις κρίσεως.

• Αξιολόγηση των εργαστηριακών εργασιών (40% του τελικού βαθμού) που περιλαμβάνει τις γραπτές εργασίες με την επεξεργασία των εργαστηριακών μετρήσεων και προφορική εξέταση κατά τη διάρκεια των μετρήσεων.

Τα κριτήρια αξιολόγησης έχουν παρουσιασθεί πριν την τελική εξέταση στους φοιτητές και η επιμέρους βαθμολογία των θεμάτων αναγράφεται σε αυτά. Οι φοιτητές μπορούν να δουν το γραπτό τους και τις επιμέρους βαθμολογίες τους στα θέματα, καθώς επίσης να λάβουν διευκρινήσεις σχετικά με αυτές αφού επισημανθούν τα όποια λάθη τους.

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Ελληνόγλωσση

1. Young Hugh D, Freedman R, 2009, Πανεπιστημιακή φυσική (Τόμος Α), Εκδόσεις Παπαζήση.
2. Halliday David, Resnick Robert, Walker Jearl, 2012 Φυσική (1ος τόμος), Εκδόσεις Γ. Δαρδανός και ΣΙΑ.
3. Raymond A. Serway, John W. Jewett, 2012, Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς: μηχανική, ταλαντώσεις και μηχανικά κύματα, θερμοδυναμική, σχετικότητα, Εκδόσεις Κλειδάριθμος ΕΠΕ.
4. Alonso, Finn, 1981, Θεμελιώδης πανεπιστημιακή φυσική μέρος 1ο, Εκδόσεις Κορφιάτης Ιωάννης.
5. Κωνσταντινίδης Στέλιος, Ντρίβας Νίκος, Πρελορέντζος Λούης, 2007, Φυσική Ι (μηχανική και σύγχρονη φυσική), Εκδόσεις Δερμετζής Παντελής.
6. Νικολαΐδης Γεώργιος, Σκούντζος Αντώνιος, 2011, Η Φυσική της κίνησης και της ακινησίας, Εκδόσεις Σύγχρονη Εκδοτική ΕΠΕ

 

Ξενόγλωσση

1. Young Hugh D, Freedman R, 2016, University Physics with Modern Physics, Pearson Education Ltd.
2. Halliday David, Resnick Robert, Walker Jearl, 2014 Fundamentals of Physics, John Wiley and Sons Inc.
3. Raymond A. Serway, John W. Jewett, 2012, Physics for Scientists and Engineers, CENGAGE Learning

 

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

1. Nature, Macmillan Publishers Limited
2. Physical Review Letters, American Physical Society
3. Journal of Physics A,B,C,D, Institute of Physics
4. European Journal of Physics, Institute of Physics