Περιγραφή θέματος
Γενικά Στοιχεία
Ύλη
Στα πλαισια του μαθήματος διδάσκονται βασικές γνώσεις μηχανικής και των απαραίτητων μαθηματικών. Συγκεκριμένα διδάσκονται : Διανυσματική διατύπωση των φυσικών νόμων. Νόμοι του Νεύτωνα. Δυνάμεις: βαρυτικές, ηλεκτρικές, μαγνητικές. Εξίσωση κίνησης. Μελέτη της κίνησης σε 1 και 3 διαστάσεις. Συστήματα αναφοράς. Διατήρηση της ορμής. Κρούσεις. Συστήματα με μεταβλητή μάζα. Έργο. Κινητική ενέργεια. Διατηρητικές δυνάμεις. Δυναμική ενέργεια. Διατήρηση της ενέργειας. Κίνηση συστημάτων σωματιδίων. Ροπή δύναμης. Στροφορμή. Ροπή αδράνειας . Διατήρηση της στροφορμής. Μελέτη της κίνησης του στερεού σώματος.
Ταλαντώσεις. Αρμονικός ταλαντωτής. Αρμονικός ταλαντωτής με απόσβεση. Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις. Συζευγμένες ταλαντώσεις δύο και πολλών βαθμών ελευθερίας.
Πραγματοποιούνται επίσης 4 εργαστηριακές ασκήσεις με σκοπό την εφαρμογή των θεωρητικών γνώσεων σε πρακτικά προβλήματα με λήψη πειραματικών δεδομένων και ανάλυση αυτών.
Μαθησιακοί στόχοι: Οι φοιτητές με το πέρας των διαλέξεων, επίλυσης ασκήσεων και των εργαστηρίων αναμένεται να έχουν εμπεδώσει πλήρων τις παραπάνω βασικές ενότητες της Μηχανικής και να μπορούν να επιλύουν βασικές διαφορικές εξισώσεις κίνησης, εύρεση κέντρου μάζας και ροπής αδράνειας σε συστήματα με μεταβλητή μάζα, να εφαρμόζουν τους νόμους του Νεύτωνα και διατηρήσεις ορμής και ενέργειας και να επιλύουν τις απαραίτητες εξισώσεις σε περιπτώσεις αρμονικών ταλαντώσεων.
ΚΕΦΑΛΑΙΑ
1. Εισαγωγή στις βασικές θεωρίες που θα διδαχτούν στα επόμενα κεφάλαια και τις διαφορές από το Λύκειο.
2. Κινηματική: Διανύσματα, πράξεις στα διανύσματα και εφαρμογές στην κίνηση με εξισώσεις κίνησης.
3. Δυναμική: Νόμοι Νεύτωνα. Δυνάμεις. Έμφαση στις κεντρικές δυνάμεις. Επίλυση βασικών εξισώσεων και εφαρμογές με διατήρηση ορμής.
4. Ενέργεια: Διατήρηση ενέργειας και εφαρμογές όπως ταχύτητα διαφυγής ενός σώματος από τη γή. Σκέδαση Rutherford σε ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.
5. Ορμή και Στροφορμή: Περιγραφή σχέση ορμής και στροφορμής με μάζα και ροπή αδράνειας. Εύρεση κέντρου μάζας και ροπής αδράνειας σε συστήματα μαζών και μεταβλητής μάζας. Κρούσεις-συσσωματώματα.
6. Στερεό σώμα: Περιγραφή περιστροφικής κίνησης και των αντίστοιχων εξισώσεων κίνησης στην περίπτωση στερεού σώματος. Ευρεση ροπής αδράνειας για διάφορα σώματα όπως κύλινδρος, σφαίρα κτλ. Ανάλυση εξισώσεων σε περίπτωση ενός σώματος που εκτελεί περιστροφική και μεταφορική κίνηση. Ευρεση κινητικής ενέργειας και εφαρμογή διατήρηση ενέργειας και ενοποίηση όλων των μέχρι τώρα γνώσεων.
Συγγράμματα και Βοηθήματα
Μοναδικό σύγγραμμα που διανέμεται μέσω του "ΕΥΔΟΞΟΣ" [Προτάσεις για την προμήθεια εναλλακτικών συγγραμμάτων του εμπορίου –που θα περιλαμβάνουν όλη την εξεταστέα ύλη- προς προμήθεια κάθε φοιτητή μέσω του "ΕΥΔΟΞΟΣ" (δικαιούνται έναν τόμο)]:Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :1.C. Kittel, W. D. Knight, M. A. Ruderman, A. C. Helmholz, B. J. Moyer/ ΜΗΧΑΝΙΚΗ2. "Εισαγωγή στη Μηχανική" των Daniel Kleppner και Robert Kolenkow, Εκδόσεις Κλειδάριθμος.3. Εισαγωγή στη Νευτώνεια Μηχανική, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 77112012, Έκδοση: 1η/2018. Συγγραφείς: Φαράκος Ν.Κωνσταντίνος, ISBN: 978-618-5309-35-0, Διαθέτης (Εκδότης): ΤΣΟΤΡΑΣ ΑΝ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ4. Λ. Κ. ΡΕΣΒΑΝΗΣ, Α. ΦΙΛΙΠΠΑΣ / ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ5. Young H., Freedman R. / Πανεπιστημιακή φυσική με σύγχρονη φυσικήΠρόσθετη προτεινόμενη βιβλιογραφία για ενημέρωση των φοιτητών από τη Βιβλιοθήκη ΕΜΠ (Πρόσβαση σε πολλαπλή βιβλιογραφία μέσω του "ΕΥΔΟΞΟΣ" για τη δανειστική Βιβλιοθήκη του ΕΜΠ.)
Λ. Απέκης και Κ. Χριστοδουλίδης: Σημειώσεις του Μαθήματος Φυσική Ι (Μηχανική) της Σχολής ΕΜΦΕ (2005).
http://www.physics.ntua.gr/~cchrist/SIMEIOSEIS/SEMFE.FYS.I.2005.html
Mέθοδοι αξιολόγησης
Ο τελικός βαθμός προκύπτει ως εξής:
80% Τελική Γενική Εξέταση, 20% Βαθμός Εργαστηρίων
Διδάσκοντες
Α. Γεωργακίλας ( Καθηγητής) -ΣΥΝΤΟΝΙΣΤΗΣ
Alexg@mail.ntua.gr
B. Γιαννόπαπας (Αναπλ. Καθηγητής): vyannop@mail.ntua.gr
Υπεύθυνος εργαστηρίων: H. Καρκάνης : karkan@central.ntua.gr
Υλικό
Έγγραφα
1-Εισαγωγή.pdf
Links_για_Βίντεο-Εγγραφές_ΤΜΗΜΑ_2_ΓΙΑΝΝΟΠΑΠΑΣ.docx
XHM.MHX.FYS.I.2002.PDF.zip
- ΔΙΑΦΑΝΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΡΓΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Αρχείο 884.9KB PDF document
Εργαστήρια
Στα εργαστήρια του μαθήματος συμμετέχουν οι σπουδαστές του 1ου εξαμήνου.
Θα γίνονται Παρασκευή, 12:45-14:30, στο Κτήριο Φυσικής. Η κατανομή των σπουδαστών σε τμήματα και το πρόγραμμα των ασκήσεων θα ανακοινωθούν το προσεχές διάστημα.
Θα ξεκινήσουν με μία εισαγωγική διάλεξη σχετικά με την ανάλυση και παρουσίαση πειραματικών δεδομένων και αποτελεσμάτων, μετά από την οποία οι σπουδαστές θα κληθούν να απαντήσουν σε 1 σειρά θεωρητικών ασκήσεων.
Ακολούθως, σε ομάδες των 2-3 ατόμων, θα ασκηθούν σε 3 εργαστηριακές ασκήσεις από τις ακόλουθες:
Άσκηση 1: Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας με τη μέθοδο της πτώσης σωμάτων.
Άσκηση 2: Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας με τη μέθοδο του φυσικού εκκρεμούς.
Άσκηση 4: Προσδιορισμός του μέτρου στρέψης υλικού με τη μέθοδο του στροφικού εκκρεμούς.
Άσκηση 5: Μέτρηση του συντελεστή εσωτερικής τριβής (ιξώδους) υγρού με τη μέθοδο πτώσης μικρών σφαιρών.
Άσκηση 7: Μελέτη των νόμων της κίνησης με τη χρήση αεροτροχιάς.
Άσκηση 16: Ροπή αδράνειας στερεών σωμάτων.
Ο βαθμός του εργαστηρίου προκύπτει από τον μέσο όρο της βαθμολογίας των παραπάνω 4 ασκήσεων.
Εδώ μπορείτε να βρείτε το απαραίτητο υλικό για τα εργαστήρια.
- Ανάλυση και παρουσίαση πειραματικών αποτελεσμάτων (Σφάλματα) Αρχείο 1.2MB PDF document
- Έναρξη Εργαστηρίων - Κατανομή φοιτητών σε Τμήματα και Ομάδες Αρχείο 481.1KB PDF document
- Βαθμολογία Εργαστηρίων Αρχείο 121.3KB PDF document