SYLABUS Nazwa przedmiotu Mechanika

SYLABUS
Nazwa przedmiotu
Nazwa
jednostki
przedmiot
Kod przedmiotu
Studia
Kierunek studiów
Fizyka techniczna
Mechanika Techniczna
prowadzącej Wydział Matematyczno – Przyrodniczy, Katedra
Fizyki Teoretycznej
Poziom kształcenia
Forma studiów
studia pierwszego
studia stacjonarne
stopnia
przedmiot kierunkowy
III rok, semestr VI
koordynatora dr hab. Piotr Gronkowski, prof. UR
Rodzaj przedmiotu
Rok i semestr studiów
Imię
i
nazwisko
przedmiotu
Imię i nazwisko osoby prowadzącej dr hab. Piotr Gronkowski, prof. UR – wykład,
( osób
prowadzących)
zajęcia
z dr hab. Józef Cebulski, prof. UR – ćwiczenia
przedmiotu
rachunkowe
Cele zajęć z przedmiotu
Zasadniczym celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi prawami
mechaniki oraz opisem teoretycznym na poziomie akademickim. Wybór rozważanych
zjawisk podyktowany jest ich potencjalnym wykorzystywaniem w technice.
Dodatkowym celem przedmiotu jest ukształtowanie w studentach nawyku myślenia
kategoriami fizycznymi w celu wykorzystania wiedzy fizycznej w mechanice
technicznej.
Wymagania wstępne
Efekty kształcenia
Zaliczony kurs podstaw fizyki w zakresie mechaniki oraz
analizy matematycznej i algebry liniowej z geometrią na
poziome akademickim.
Wiedza:
 zna podstawowe prawa mechaniki klasycznej, akustyki,
mechaniki relatywistycznej – FT_W02
 posiada
świadomość
ograniczeń
technicznych
i technologicznych aparatury w modelowaniu zjawisk
fizycznych, obiektów technicznych – FT_W03
 posiada wiedzę z zakresu matematyki, fizyki i informatyki
do zrozumienia podstawowych procesów technologicznych
– FT_W08
Umiejętności:
 posiada umiejętność analizy, opisu, modelowania
i przystępnego przedstawiania zjawisk fizycznych z zakresu
mechaniki technicznej - FT_U01
 potrafi przy formułowaniu i rozwiązywaniu problemów
naukowych – decydować o wyborze właściwego
rozwiązania niezbędnego do rozumienia pozatechnicznych

uwarunkowań działalności naukowej umie samodzielnie
zorganizować i przeprowadzić eksperymenty oraz
symulacje komputerowe w procesie projektowania
zagadnień inżynierskich - FT_U03
potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację
prostych zadań inżynierskich charakterystycznych dla
zastosowań fizyki w oparciu o poznane twierdzenia
i metody; potrafi integrować uzyskane informacje,
dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz
formułować i uzasadniać opinie FT_U08
Kompetencje społeczne:
 rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania
się (studia drugiego i trzeciego stopnia, studia
podyplomowe, kursy) — podnoszenia kompetencji
zawodowych, osobistych i społecznych - FT_K01
 potrafi myśleć i działać w sposób przedsiębiorczy - FT_K04
Forma(y) zajęć, liczba realizowanych godzin
Wykład - 30 godz.
Ćwiczenia rachunkowe 30 godz.
Treści programowe
A. Problematyka wykładu
Treści merytoryczne
1. Rozważania wstępne
a) Przypomnienie i rozszerzenie wybranych zagadnień z mechaniki
klasycznej,
- kinematyka punktu materialnego, podstawowe wielkości
charakteryzujące ruch, różne układy współrzędnych, równania ruchu
- prawa dynamiki,
- prawa zachowania w mechanice (pędu, momentu pędu, energii
mechanicznej, energii – masy),
b) Przykłady całkowania równań ruchu, odniesienia do zastosowań
w technice; opory ruchu, opór czołowy, ruch ciała o zmiennej masie,
silnik rakietowy,
c) Drgania mechaniczne (wybrane elementy).
2. Wybrane elementy statyki technicznej
a) Podstawowe prawa i twierdzenia statyki (powtórzenie i rozszerzenie).
- Siły i momenty sił, wypadkowa sił, moment pary sił,
- Zasady (aksjomaty) statyki, stopnie swobody, więzy, uwalnianie
z więzów,
- Równowaga układu punktów materialnych,
- Płaski i przestrzenny układ sił,
- Podstawy redukcji układów sił. Siły zbieżne.
- Wypadkowa dwóch sił równoległych o jednakowych i przeciwnych
Liczba
godz.
6
6
zwrotach,
- Redukcja dowolnego układu sił do siły i pary sił, twierdzenie
o momencie głównym, redukcja układu sił do skrętnika, równanie osi
centralnej,
- Równowaga z uwzględnieniem sił tarcia, tarcie statyczne, kinetyczne,
toczne tarcie cięgna o krążek.
b) Rozwiązywanie przykładowych zagadnień statyki
- Kratownice - metody rozwiązywania kratownic (metoda równoważenia
węzłów, metoda Rittera).
c) Pojęcie środka masy i środka ciężkości ciała.
- Wyznaczanie środka masy układu punktów materialnych,
- Wyznaczanie środka masy ciał jednorodnych,
- Wyznaczanie środka masy ciał niejednorodnych.
3. Wybrane elementy mechaniki ośrodków ciągłych
a) Przedmiot i zakres wytrzymałości materiałów.
- siły zewnętrzne, wewnętrzne, naprężania w ciele stałym,
- odkształcenia ciała sprężystego, tensor naprężeń, tensor odkształceń,
- prawo Hooke’a,
- doświadczalne podstawy wytrzymałości materiałów,
- zastosowanie teorii sprężystości w technice – wybrane zagadnienia.
b) Wybrane elementy statyki i dynamiki płynów i gazów oraz ich
zastosowanie w technice.
- Ogólne własności cieczy i gazów, ciśnienie w cieczy i gazie, prawo
Pascala,
- Prawo Archimedesa, pływanie ciał, przepływ cieczy i gazów
(doskonałych i rzeczywistych),
- Wzór Stokesa, ruch ciał w cieczach i gazach, siła parcia, równanie
ciągłości,
- Równanie Eulera, równanie Bernoulliego,
- Wybrane elementy akustyki.
4. Dynamika bryły sztywnej
a)
Dynamika układu punktów materialnych i bryły sztywnej
- Pęd, kręt, energia oddziaływań wewnętrznych, energia kinetyczna,
energia potencjalna, zasada zachowania energii mechanicznej.
- Moment bezwładności bryły.
- Dynamika ruchu postępowego, obrotowego i płaskiego bryły.
b)
Podstawowe pojęcia ruchu ciała sztywnego
- Ciało sztywne,
- współrzędne ciała sztywnego, kąty Eulera,
- ruch postępowy ciała sztywnego,
- ruch kulisty ciała sztywnego,
- ruch obrotowy ciała sztywnego,
- prędkości i przyspieszenia w ruchu ciała sztywnego,
- prędkości przyspieszenia w ruchu złożonym,
- przyspieszenie Coriolisa na powierzchni Ziemi.
6
6
5. Elementy mechaniki analitycznej
a) Zasada prac przygotowanych,
b) Zasada d’Alemberta i równania Lagrange’a I rodzaju,
c) Równania Lagrange’a II rodzaju.
6
Suma godzin
30
B. Problematyka ćwiczeń rachunkowych
Treści merytoryczne
1. Rozważania wstępne.
2. Wybrane elementy statyki technicznej.
3. Wybrane elementy mechaniki ośrodków ciągłych.
4. Dynamika bryły sztywnej.
5. Elementy mechaniki analitycznej.
Metody dydaktyczne
Sposób(y) i forma(y) zaliczenia
Metody i kryteria oceny
Liczba
godz.
6
6
6
6
6
Suma godzin
30
1. Wykład.
2. Wykład z prezentacją multimedialną.
3. Rozwiązywanie zadań obliczeniowych.
4. Dyskusja.
Zaliczenia przedmiotu odbywa się po:
- zaliczeniu wykładu,
- zaliczeniu ćwiczeń.
Zaliczenie wykładu następuje po pozytywnym
zaliczeniu pisemnego kolokwium z wykładu.
Zaliczenie ćwiczeń następuje po osiągnięciu
przynajmniej 60% z maksymalnej liczby punktów
możliwych do uzyskania na przeprowadzonych dwóch
kolokwiach pisemnych.
Zaliczenie przedmiotu potwierdzi stopień osiągnięcia
przez studenta zakładanych efektów kształcenia.
Weryfikacja
osiąganych
efektów
kształcenia
kontrolowana jest na bieżąco w trakcie realizacji zajęć.
Ocena uzyskana z zaliczenia przedmiotu pozwoli
ocenić stopień osiągniętych efektów.
Wymagania odpowiadające poszczególnym ocenom:
Zaliczenie ćwiczeń i egzaminu.
Ocena bardzo dobra.
Student w całości opanował zakres wiedzy określonych
programem ćwiczeń i wykładów. W sprawny sposób
posługuje się zdobytymi wiadomościami. Potrafi
samodzielnie wyszukiwać informacje, które są ściśle
związane z tematyką zajęć, a także potrafi jej
analizować. Umie przewidzieć, jaki korzyści płyną ze
zdobytej wiedzy – stosuje ją w sytuacjach typowych,
jaki nietypowych.
Ocena dobra.
Student
w
znacznym
stopniu
opanował
zaprezentowany materiał. W miarę poprawnie stasuje
zdobytą wiedzę w praktyce, jednakże zdarzają się małe
pomyłki. Potrafi zmierzyć się z przykładowymi
sytuacjami jednak ich analiza nie do końca jest
poprawna. Zarówno sytuacje typowe jak i nietypowe
sprawiają problem.
Całkowity nakład pracy studenta
potrzebny
do
osiągnięcia
założonych efektów w godzinach
oraz punktach ECTS
Ocena dostateczna.
Student z przedstawionego materiału opanował tylko
najważniejsze kwestie – co najmniej 60 % . Poprawnie
stosuje zdobytą wiedzę do sytuacji prostych,
trudniejsze postawione przed nim problemy sprawiają
znaczny problem. Nie do końca potrafi poprawnie
przeanalizować zaprezentowaną sytuację. Potrafi
z pomocą prowadzącego przedmiot wykonać proste
zadanie, zna podstawowe prawa i wzory nie zbędne
do realizacji zadań rachunkowych.
Aktywność
Liczba godz. /nakład
pracy studenta
Wykład + ćwiczenia
60
Przygotowanie
do 10
ćwiczeń
Udział w konsultacjach
5
Czas na przygotowanie
do zaliczenia wykładu 10
i ćwiczeń
Suma godzin
85
Liczba pkt. ECTS w 60 godz. 2ECTS
ramach
zajęć
wymagających
bezpośredniego udziału
nauczycieli i studentów
Ilość punktów ECTS
3
polski
brak
Język wykładowy
Praktyki zawodowe w ramach
przedmiotu
Literatura
Literatura podstawowa:
1. J. Leyko, Mechanika ogólna. Statyka i kinematyka,
PWN, 2002.
2. J. Leyko, Mechanika ogólna. Dynamika, PWN, 2002.
3. P. Wilde, M. Wizmur, Mechanika teoretyczna, PWN,
1984.
4. M. Masalski, M. Masalska, Fizyka dla inżynierów.
Tom I i II, WNT, 1977, (wydanie III lub póżniejsze).
5. Z. Osiński, Mechanika ogólna, PWN, warszawa 1994.
6. B. Skalmierski, Mechanika, PWN, 1998.
7. P. Dębski, O. Gajl, I. Wagner, Zbiór zadań z
mechaniki teoretycznej. Kinematyka. WPŁ, 1995.
8. J. Misiak, Zadania z mechaniki ogólnej, cz. II i III,
WNT, 1999.
9. J. Nizioł, Metodyka rozwiązywania zadań
z mechaniki, WNT, 2002.
10. M. Bijak – Żochowski – Mechanika Materiałów i
konstrukcji, tom 1, Oficyna Wydawnicza Politechniki
Warszawskiej, 2006.
Podpis koordynatora przedmiotu
Podpis kierownika jednostki