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.

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

Wykłady

Wiedza: zrozumienie podstawowych konceptów mechaniki klasycznej i znajomość rządzących nimi podstawowych praw fizycznych. Umiejętności: umiejętność 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) umiejętność użycia zasad zachowania pędu, energii i momentu pędu.

Ćwiczenia

Wiedza: Student poznał typowe zadania rachunkowe mechaniki klasycznej w życiu codziennym. Umiejętności: Student nauczył się i potrafi znaleźć i zaaplikować odpowiednia strategie rozwiazywania zadań rachunkowych z mechaniki.

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.

Kolokwia (4, dwa podczas wykładów i dwa podczas cwiczeń), 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