ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2015-16 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ - ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ 18/9/2014 ΕΙΣΑΓΩΓΗ_ΚΕΦ. 1 1
ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Διδάσκων Γεράσιμος Κουρούκλης Καθηγητής (Τμήμα Χημικών Μηχανικών). (gak@auth.gr, Web http://users.auth.gr/~gak/) Γραφείο: 3 η Πτέρυγα τοπογράφων, Ισόγειο, Γραφεία Φυσικής. 18/9/2014 ΕΙΣΑΓΩΓΗ_ΚΕΦ. 1 2
ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Ώρες μαθημάτων ΤΡΙΤΗ 9-11 π.μ., ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 10-1 μ.μ. Ώρες Συνεργασίας Τρίτη 11-12 μ. και Τετάρτη 10-11 π.μ. (για απορίες, επίλυση προβλημάτων κ.λ.π.) Χώρος: Γραφείο του διδάσκοντος. Σημειώσεις, υλικό μαθήματος ιστοσελίδα: http://users.auth.gr/~gak/diafaneiesi/ 18/9/2014 ΕΙΣΑΓΩΓΗ_ΚΕΦ. 1 3
Ύλη Μαθήματος ΜΟΝΑΔΕΣ, ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΟΣΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΑ (Ο Χαρακτήρας της Φυσικής, Πρότυπα και Μονάδες, Διανύσµατα και Πρόσθεση Διανυσμάτων, Γινόμενα Διανυσμάτων). ΚΙΝΗΣΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΕΥΘΕΙΑΣ ΓΡΑΜΜΗΣ (Μετατόπιση, Χρόνος και Μέση Ταχύτητα, Στιγμιαία Ταχύτητα, Μέση και Στιγμιαία Επιτάχυνση, Κίνηση µε Σταθερή Επιτάχυνση, Ελεύθερη Πτώση Σωμάτων, Ταχύτητα και Θέση µέσω Ολοκλήρωσης). ΚΙΝΗΣΗ ΣΕ ΔΥΟ Ή ΤΡΕΙΣ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ( Τα Διανύσµατα της Θέσης και της Ταχύτητας, Το Διάνυσμα της Επιτάχυνσης, Κίνηση Βλήματος, Κίνηση σε Κύκλο, Σχετική Ταχύτητα). ΝΟΜΟΙ ΚΙΝΗΣΗΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ (Δύναμη και Αλληλεπιδράσεις, Πρώτος Νόμος του Νεύτωνα, Δεύτερος Νόμος του Νεύτωνα, Μάζα και Βάρος, Τρίτος Νόμος του Νεύτωνα, Διαγράμματα Ελεύθερου-Σώματος). 18/9/2014 ΕΙΣΑΓΩΓΗ_ΚΕΦ. 1 4
Ύλη Μαθήματος ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΩΝ ΝΟΜΩΝ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ (Εφαρμογές του Πρώτου Νόμου του Νεύτωνα, Ισορροπία Υλικού Σημείου, Εφαρμογές του Δεύτερου Νόμου του Νεύτωνα: Δυναμική υλικού Σημείου, Δυνάμεις Τριβής, Δυναμική της Κυκλικής Κίνησης, Οι Θεμελιώδεις Δυνάμεις της Φύσης. ΕΡΓΟ ΚΑΙ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Έργο, Έργο και Κινητική Ενέργεια, Έργο και Ενέργεια µε μεταβαλλόμενες Δυνάμεις, Ισχύς. ΔΥΝΑΜIΚΗ EΝEPΓEIA ΚΑΙ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (Βαρυτική Δυναμική Ενέργεια, Ελαστική Δυναμική Ενέργεια, Διατηρητικές και µη Διατηρητικές Δυνάμεις, Δύναμη και Δυναμική Ενέργεια, Ενεργειακά Διαγράμματα). ΟΡΜΗ, ΩΘΗΣΗ ΚΑΙ ΚΡΟΥΣΕΙΣ (Ορμή και Ώθηση, Διατήρηση της Ορμής, Μη Ελαστικές Κρούσεις, Ελαστικές Κρούσεις, Κέντρο Μάζας, Πρόωση Πυραύλου). 18/9/2014 ΕΙΣΑΓΩΓΗ_ΚΕΦ. 1 5
Ύλη Μαθήματος ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ (Γωνιακή Ταχύτητα και Επιτάχυνση, Περιστροφή µε Σταθερή Γωνιακή Επιτάχυνση, Σχέσεις Μεταξύ Γραμμικής και Γωνιακής Κινηματικής, Ενέργεια σε Περιστροφική Κίνηση, Θεώρημα Παραλλήλων Αξόνων, Υπολογισμοί Ροπής Αδράνειας. ΔYNAΜIKH ΤΗΣ ΣΤΡΟΦΙΚΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ (Ροπή, Ροπή και Γωνιακή Επιτάχυνση Στερεού Σώματος, Περιστροφή Στερεού Σώματος Γύρω από Κινούμενο Άξονα, Έργο και Ισχύς στη Στροφική Κίνηση, Στροφορµή, Διατήρηση της Στροφορµής). ΒΑΡΥΤΗΤΑ (Ο Νόμος του Νεύτωνα για τη Βαρύτητα, Βάρος, Η Βαρυτική Δυναμική Ενέργεια, Η Κίνηση Δορυφόρων, Ο Νόμος του Kepler και η Κίνηση των Πλανητών, Σφαιρικά Συμμετρικές Κατανομές Μάζας). ΠΕΡΙΟΔΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ (Περιγραφή της Ταλάντωσης, Απλή Αρμονική Κίνηση, Η Ενέργεια στην Απλή Αρμονική Κίνηση, Εφαρμογές της Απλής Αρμονικής Κίνησης, Το Απλό Εκκρεμές, Το Φυσικό Εκκρεμές, Αποσβενόμενες Ταλαντώσεις, Εξαναγκασμένες Ταλαντώσεις και Συντονισμός). 18/9/2014 ΕΙΣΑΓΩΓΗ_ΚΕΦ. 1 6
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Βιβλία «Πανεπιστημιακή Φυσική» των H.D. Young και R.A. Freedman, Τόμος Ι, Μηχανική-Κύματα 2η Ελληνική Έκδοση: Αντίστοιχα κεφάλαια: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 και 13. Επίσης τα αντίστοιχα κεφάλαια από το επίσης διατιθέμενο βιβλίο «Θεμελιώδης Πανεπιστημιακή Φυσική» των Μ. Alonso και Ε. Finn, Τόμος Ι, Μηχανική και Θερμοδυναμική: Επιπλέον, μπορείτε να συμβουλευθείτε και τα εξής Βιβλία: (υπάρχουν και στη Βιβλιοθήκη της Πολυτεχνικής Σχολής): OHANIAN Φυσική (εκδόσεις Συμμετρία), SERWAY Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς, FEYNMAN Lectures in Physics (τόμος 1, στα αγγλικά και Ελληνικά). 18/9/2014 ΕΙΣΑΓΩΓΗ_ΚΕΦ. 1 7
ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Στο μάθημα θα διδαχθείτε τις αρχές Μηχανικής. Έμφαση στη κατανόηση βασικών εννοιών όπως η ταχύτητα, επιτάχυνση, δύναμη και η ενέργεια καθώς και των σχέσεων τους στη γενική καμπυλόγραμμη κίνηση ενός σωματιδίου και σώματος. Για τη μαθηματική περιγραφή θα χρησιμοποιήσουμε διανύσματα και διαφορικό λογισμό. 18/9/2014 ΕΙΣΑΓΩΓΗ_ΚΕΦ. 1 8
Γιατί μελετούμε Φυσική; ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 1. Γνώση των βασικών νόμων της Φύσης. 2. Γνώση (όχι απόλυτη)! 3. Συνεχής διαδικασία αναγωγής σε γενικότερη αρχή αποκάλυψη της αρμονίας (εξού και Κόσμος Κοσμογονία Κοσμολογία) 4. Ακριβής Επιστήμη. 5. Εθίζει στον επιστημονικό τρόπο σκέψης και στη μεθοδολογία λύσης προβλημάτων. 6. Κατανόηση αρχών και φαινομένων, έλεγχος και χρήση τους για τις ανθρώπινες ανάγκες. 7. Έλεγχος και χρήση Τεχνολογία. 8. Απαραίτητη για μηχανικούς 18/9/4014 ΕΙΣΑΓΩΓΗ_ΚΕΦ. 1 9
ΟΡΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Εμπειρική επιστήμη, Μελέτη της Φύσης Μελέτη της Ύλης. Κυρίως ΚΙΝΗΣΗ που πηγάζει από τις ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ. Επίπεδα οργάνωσης (Πυρ, γη, ύδωρ Ιώνων άτομο), ποικιλίες μορφών σωματίδια Σχέση με άλλες επιστήμες Ακρίβεια [ελάττωση ακρίβειας (γέννηση νέων επιστημών;)] Παραδείγματα: Χημεία, Βιολογία. 18/9/2014 ΕΙΣΑΓΩΓΗ_ΚΕΦ. 1 10
ΟΡΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Μέθοδος Πειραματική Πείραμα Θεωρία πρόβλεψη (έλεγχος - χρήση) Βασικό εργαλείο: μέτρηση Επιβεβαίωση θεωρίας: πειραματικά συνεχώς Μη επιβεβαίωση: ανατροπή ή συμπλήρωση. (Παράδειγμα: Φασματοσκοπία ατομική θεωρία κβαντική φυσική) Ποσοτική επιστήμη απαιτούνται μαθηματικά για την ποσοτική έκφραση των νόμων (σχέση με μαθηματικά, χαρακτηριστικά νόμων) 18/9/2014 ΕΙΣΑΓΩΓΗ_ΚΕΦ. 1 11