Techniczny - I N S T Y T U T

OPIS MODUŁU KSZTAŁCENIA
Nazwa modułu
przedmioty
Podstawy fizyki technicznej
Techniczny
Nazwa jednostki prowadzącej przedmiot Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Instytut Fizyki
Kierunek
Specjalność
specjalizacja
semestr
poziom kształcenia/forma kształcenia
forma studiów
wszystkie
nienauczycielska
III, IV
SPS
stacjonarne
Fizyka Techniczna
Nazwisko osoby prowadzącej (osób prowadzących):
Dr D. Galanciak, mgr P. Rochowski
Koordynator modułu:
Dr D. Galanciak
Formy zajęć
Wykład
Analiza literatury
Rozwiązywanie problemów i konsultacje
Przygotowanie do egzaminu
Ćwiczenia audytoryjne
Rozwiązywanie zadań i problemów
Przygotowanie do ćwiczeń
Przygotowanie do kolokwium zaliczającego
Razem
Liczba godzin
N
S
(nauczyciel)
(student)
Podstawy fizyki technicznej
Liczba punktów ECTS
90
7
90
180
90
30
20
40
90
30
20
40
180
7
14
Metody dydaktyczne
- Wykład problemowy z prezentacją multimedialną
Prezentacji poszczególnych partii materiału na wykładzie, dyskusja metod stosowanych do opisu własności układów termodynamicznych, omówienie typowych problemów, z jakimi spotykamy się przy opisie pracy rzeczywistych maszyn cieplnych
(silniki, chłodnice).
Ćwiczenia audytoryjne: wprowadzenie do problemu, rozwiązywanie zadań.
Określenie przedmiotów wprowadzających wraz z wymogami wstępnymi
A. Metody Rachunkowe Fizyki, Analiza matematyczna, Algebra, Metody matematyczne Fizyki, Podstawy Fizyki.
B. Znajomość matematyki wyższej, podstaw fizyki i podstaw chemii
Cele przedmiotu:
Poszerzenie wiedzy z zakresu budowy materii oraz termodynamiki, umiejętność stosowania tej wiedzy do rozwiązywania
różnorodnych problemów z fizyki i techniki. Wprowadzenie do nauki o materiałach. Zapoznanie z podstawowymi zagadnieniami mechaniki technicznej. Wprowadzenie do mechaniki płynów.
Treści programowe:
Termodynamika techniczna
Podstawowe pojęcia termodynamiczne, zasady termodynamiki, kinetyczno-molekularna teoria budowy materii, praca
techniczna i użyteczna, procesy odwracalne i nieodwracalne, teoria gazu doskonałego, termodynamiczne funkcje stanu,
bilansowanie masy i energii w układach przepływowych, gazy rzeczywiste, przemiany fazowe, sprawność silników
cieplnych i chłodnic.
Nauka o materiałach
Fizyczne podstawy budowy materii: Materiały techniczne naturalne i inżynierskie, porównanie ich struktury, własności i
zastosowania; Zasady doboru materiałów do różnych zastosowań technologicznych. Podstawy projektowania materiałowego;
Źródła informacji o parametrach materiałów inżynierskich i ich zastosowaniach; Metale i ich stopy. Przemiany fazowe,
kształtowanie struktury i własności materiałów; Stale i odlewnicze stopy żelaza; Metale nieżelazne i ich stopy; Szkła i ceramika szklana; Materiały spiekane i ceramiczne; Materiały polimerowe, kompozytowe; Materiały biomimetyczne, inteligentne i funkcjonalne; Metodyka komputerowego wspomagania projektowania materiałowego (CAMD) i doboru materiałów
(CAMS); Warunki pracy a mechanizmy zużycia i trwałość materiałów inżynierskich; Metody badania materiałów; Nanotechnologia i nanomateriały.
Mechanika techniczna.
Statyka, kinematyka i dynamika punktu i układu punktów materialnych. Równowaga układów płaskich i
przestrzennych (wyznaczanie niewiadomych wielkości podporowych). Równowaga sił z uwzględnieniem tarcia.
Środki ciężkości. Kinematyka i elementy dynamiki bryły sztywnej. Proste przypadki ruchu bryły.
Ruch złożony. Momenty bezwładności figur płaskich. Tarcie ślizgowe i opory toczenia
Mechanika płynów.
Mechanika płynów: Analiza pól skalarnych i wektorowych. Tensory Kartezjańskie; Podstawowe parametry charakteryzujące
właściwości płynów; Opis ruch płynów w ujęciu Lagrange'a i Eulera; Równanie ciągłości, równania ruchu płynu; Tensor
naprężeń, odkształcenie ośrodka ciągłego; Równanie Eulera ; Równanie Navier-Stokesa ; Równanie Bernoulliego; Przepływ
laminarny i turbulentny. Przepływy w przewodach; Uogólnione prawo Hooke'a; Zjawiska na granicy międzyfazowej; Przepływy wielofazowe, aerozole; Przepływy płynów lepkich, straty energii w przepływach; Opływ ciał, współczynniki oporu;
Zagadnienia elektrohydrodynamiczne.
Efekty uczenia się
Sposób zaliczenia oraz formy i podstawowe
kryteria oceny/wymagania egzaminacyjne
Wiedza:
W_01 - zna zasady termodynamiki i rozumie je zarówno na gruncie termoA. Sposób zaliczenia: Do egzaminu dodynamiki fenomenologicznej, jak i kinetyczno-molekularnej teorii budowy
puszczone są osoby, które uzyskały
materii. Rozumie różnicę pomiędzy modelem gazu doskonałego i gazem
zaliczenie z ćwiczeń. Egzamin składa
rzeczywistym.
się z dwóch części pisemnej i ustnej.
W_02 - Zna i rozumie pojęcie pracy oraz różnice pomiędzy pracą techniczną i użyteczną. Zna teoretyczne obiegi w silnikach spalinowych i chłodniB. Formy i kryteria zaliczenia:
cach, zna potencjały termodynamiczne oraz równania Maxwella,
Zaliczenie z ćwiczeń otrzymują studenci na
W_03 - Identyfikuje procesy typu pi, procesy odwracalne, nieodwracalne,
podstawie dwóch pisemnych prac kontrolnych
adiabatyczne i politropowe.
pisanych w trakcie trwania semestru. Każda z
W_04 - Zna i rozumie podstawowe twierdzenia, prawa i pojęcia z termody- prac kontrolnych to zestaw zadań rachunkonamiki (prawa Daltona i Amagata, twierdzenie Carnota, Clausiusa), matewych, których rozwiązanie wymaga znajomoriałoznawstwa oraz mechaniki płynów (Równanie ciągłości, Równanie
ści i zrozumienia określonych procesów i
Eulera, Równanie Navier-Stokesa, Równanie Bernoulliego).
odpowiedniego formalizmu matematycznego.
W_05 – zna zasady doboru materiałów do różnych zastosowań technoloZadania są punktowane i do zaliczenia danej
gicznych, zna materiały techniczne naturalne i inżynierskie i porównuje ich pracy kontrolnej wymagane jest zdobycie mistruktury, własności i zastosowania, zna metody badania materiałów
nimum 50% punktów. Końcowa ocena z ćwiczeń jest średnią ocen cząstkowych.
Umiejętności:
U_01 - rozwiązuje zadania dotyczące przemian zachodzących w gazie
doskonałym, rozwiązuje zadania dotyczące bilansów w układach przepłyEgzamin pisemny polega na rozwiązaniu zawowych i podczas przemian fazowych, potrafi wyznaczyć pracę i ciepło
dań otwartych. Na egzaminie ustnym student
oraz zmianę entropii w procesach odwracalnych, wyznacza sprawność
losuje 3 pytania z całego zakresu materiału
teoretycznych cykli silników, wyznacza zmiany potencjałów termodynaomawianego na wykładach.
micznych w przemian równowagowych.
U_02 - Stosuje prawa Daltona i Amagata w układach złożonych.
U_03 – potrafi podać podstawowe parametry charakteryzujące właściwości Ocena modułu jest średnią ważoną ocen
płynów, potrafi opisać przemiany fazowe i własności materiałów
poszczególnych przedmiotów, dla których
wagami są przypisane im liczby punktów
ECTS
Kompetencje społeczne
K_01 - Student podczas zajęć wykazuje aktywność uczestnicząc w dyskusji,
K_02 - samodzielnie rozwiązuje zadania w trakcie ćwiczeń przy tablicy
oraz w domu.
Matryca efektów kształcenia dla przedmiotu
Numer (symbol)
efektu kształcenia
Odniesienie do efektów kształcenia
dla programu
Odniesienie do efektów kształcenia
dla obszaru
W_01
K_W02+++,
T1A_W01
W_02
K_W05++
T1A_W01
W_03
K_W06+++
X1A_W03
W_04
K_W02++, K_W04+++
T1A_W01
W_05
K_W02++
T1A_W01
U_01
K_U07++, K_U16++
T1A_U08, X1A_U01
U_02
K_U14+++,
X1A_U02,
U_03
K_U08++
X1A_U02
K_01
K_K08+++, K_K10++
T1A_K06, X1A_K07
K_02
K_K07+++, K_K09++
T1A_K04, T1A_K05
Wykaz literatury
A. Literatura wymagana do ostatecznego zaliczenia zajęć:
1. S. Wiśniewski „Termodynamika techniczna”, WNT, 2009
2. Bukowski J., Kijkowski P. Kurs mechaniki płynów. WNT
3. Dobrociński S., Szturomski B.: Statyka i wytrzymałość materiałów. część I. Statyka, Wyd. AMW 2007
B. Literatura uzupełniająca:
1. M. Jaworski, A .A. Piński Elementy fizyki” tom I cz.2,
2. F. Reif „Fizyka ststatystyczna” PWN,
3. M.Jaworski, A.A.Dietłaf „Fizyka poradnik encyklopedyczny” PWN 1966
lub dowolny inny encyklopedyczny poradnik fizyczny.
4. Prosnak W.J., Mechanika płynów. PWN
5. LEYKO J.: , Mechanika Ogólna T1 i T2 wyd.12 Wydawnictwo Naukowe PWN W-wa, 2008
6. NIEZGODZIŃSKI T.: Mechanika Ogólna, Wydawnictwo Naukowe PWN W-wa, 2008
7. Misiak J.: Mechanika techniczna. Tom 1 - Statyka i wytrzymałość materiałów, WNT 2006
8. Misiak J.: Mechanika techniczna. Tom 2. Kinematyka i dynamika, WNT 1998
9. K. Zalewski “Wykłady z termodynamiki fenomenologicznej i statystycznej
Kontakt: