Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Mechanika teoretyczna
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab. inż. Roman Nagórski, profesor
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Budownictwo
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
1080-BU000-ISP-0401
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
7
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Udział w wykładach i ćwiczeniach audytoryjnych – 60 godz. (2,0 ECTS), udział w ćwiczeniach projektowych – 15 godz. (0,5 ECTS), rozwiązanie samodzielne zadań domowych i ich opracowanie - 30 godz. (1,0 ECTS), przygotowanie do sprawdzianów pisemnych (sprawdzenie umiejętności rozwiązywania zadań i znajomości potrzebnych elementów wiedzy) - 75 godzin (2,5ECTS), przygotowanie do egzaminu – 30 godz. (1,0 ECTS). Łącznie 210 godz. (7 ECTS).
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Wykłady (30 godz.), ćwiczenia audytoryjne (30 godz.), ćwiczenia projektowe w sali (15 godz.), ćwiczenia projektowe poza salą (15 godz.). Łącznie 90 godz. (4,0 ECTS).
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych – 30 godz. (1,0 ECTS), udział w ćwiczeniach projektowych – 15 godz. (0,5 ECTS), rozwiązanie samodzielne zadań domowych i ich opracowanie - 30 godz. (1,0 ECTS), przygotowanie do sprawdzianów pisemnych (rozwiązywanie zadań) - 75 godz. (2,5 ECTS). Łącznie 150 godz. (5,0ECTS).
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia30h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość matematyki i fizyki w zakresie programu szkoły średniej (wskazany egz. maturalny z matematyki na poziomie rozszerz.) oraz matematyki w zakresie przedmiotów analiza matematyczna i algebra z geometrią.
Limit liczby studentów:
bez limitu
Cel przedmiotu:
Znajomość opisu ruchu i równowagi obiektów materialnych przy założeniach Newtona klasycznej mechaniki ogólnej, w tym znajomość opisu równowagi podstawowych obiektów konstrukcyjnych, oraz umiejętność rozwiązywania podstawowych problemów (zadań) kinematyki, statyki i kinetyki z tego zakresu - stanowiące podstawy modelowania i analiz technicznych obiektów i zjawisk w zakresie mechaniki, na podstawie przesłanek fizycznych, przy wykorzystaniu środków i narzędzi matematycznych, na potrzeby budownictwa i infrastruktury transportowej.
Treści kształcenia:
Wstęp. Przedmiot mechaniki teoretycznej. Cele, zakres, struktura i sposób ujęcia przedmiotu. Uwagi o historii i literaturze przedmiotu. Kinematyka. Pojęcie ruchu. Kinematyka punktu. Ruch obrotowy i postępowy bryły. Ruch płaski, chwilowy środek prędkości. Ruch kulisty bryły. Ruch dowolnego układu sztywnego. Ruch układu dowolnego - więzy. Analiza ruchu punktu w dwóch układach odniesienia (ruch złożony). Podstawy aksjomatyczne dynamiki klasycznej Galileusza-Newtona - pierwotne pojęcia (przestrzeń, czas, materia, siła, ruch fizyczny) i postulaty dynamiki (prawa Newtona), . Dynamika. 1) Wektorowa i skalarowa dynamika Newtona. Równoważność układów sił i twierdzenia redukcyjne. Pęd, kręt, energia kinetyczna i mechaniczna punktu i układu materialnego. Praca, moc, siły potencjalne i zachowawcze. Środki mas i momenty bezwładności brył i układów materialnych. Więzy idealne i nieidealne - tarcie, rodzaje tarcia i prawa tarcia. Prawa zmienności pędu i krętu. Zderzenia. Metoda energetyczna. Podstawy statyki – równowaga układu materialnego, podstawowe warunki równowagi, zastosowania w analizie równowagi podstawowych elementów i układów konstrukcyjnych. Siły bezwładności i metoda kinetostatyki. 2) Analityczna dynamika Lagrange’a. Zasada d'Alemberta prac wirtualnych. Równania Lagrange’a. Zastosowanie zasady prac wirtualnych w statyce. Badanie położenia równowagi - stateczność równowagi. Zastosowania równań Lagrange’a w kinetyce - drgania układów materialnych, drgania układu o jednym stopniu swobody.
Metody oceny:
Zaliczenie ćwiczeń: • 6 punktowanych sprawdzianów pisemnych jednogodzinnych, polegających na rozwiązaniu 2 zadań (po 2 sprawdziany z każdego z trzech podstawowych działów: kinematyki, statyki i dynamiki) • 1 punktowana praca domowa ze statyki (analiza statyczna podstawowych układów konstrukcyjnych statycznie wyznaczalnych: belka ciągła, rama płaska, kratownica płaska) Egzamin: • egzamin pisemny - rozwiązanie zestawu 5 zadań; dopuszczone osoby z zaliczonymi ćwiczeniami, zwolnione osoby z zaliczeniem ćwiczeń na ocenę co najmniej 4,5 • egzamin ustny – sprawdzenie wiedzy teoretycznej i umiejętności jej stosowania w prostych zadaniach. Warunkiem dopuszczenia do części ustnej egzaminu jest zaliczenie egzaminu pisemnego. Ocena łączna: średnia ważona - 0,6 oceny z obu rodzajów ćwiczeń i 0,4 oceny z egzaminu.
Egzamin:
tak
Literatura:
Podstawowy podręcznik: • R. Nagórski, Zarys mechaniki teoretycznej, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 1999. Podstawowe zbiory zadań: • W. Szcześniak: Zbiór zadań z mechaniki teoretycznej. Kinematyka, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2011. • W. Szcześniak: Zbiór zadań z mechaniki teoretycznej. Statyka, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2010. • W. Szcześniak, R. Nagórski: Zbiór zadań z mechaniki teoretycznej. Dynamika, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2008. Materiały pomocnicze do wykładów (e-preskrypty w formacie pdf). Literatura uzupełniająca: • P. Wiśniakowski: Mechanika teoretyczna, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2016. • R. Nagórski, W. Szcześniak: Mechanika teoretyczna (t.1 i 2), Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 1993. • W. Szcześniak: Dynamika analityczna i Mathematica, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2011. • W. Szcześniak: Dynamika teoretyczna w zadaniach dla dociekliwych, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2010. • W. Szcześniak: Dynamika teoretyczna dla zaawansowanych, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2007.
Witryna www przedmiotu:
http://zmtnds.il.pw.edu.pl
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W1
Zna podstawowe pojęcia, założenia i twierdzenia (prawa, zasady) klasycznej mechaniki Galileusza-Newtona-Lagrange’a punku materialnego, sztywnej bryły materialnej i układu materialnego złożonego z tych elementów, w tym układu materialnego z więzami.
Weryfikacja: Egzamin - pytania zadawane studentom w sposób losowy.
Powiązane efekty kierunkowe: K1_W01, K1_W04
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W05, T1A_W06, T1A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U1
Potrafi rozwiązywać zadania z zakresu kinematyki, statyki oraz dynamiki punktu materialnego, bryły sztywnej oraz układu tych elementów, z wykorzystaniem twierdzeń, równań i metod dynamiki Newtona jak też elementów dynamiki Lagrange’a.
Weryfikacja: 6 sprawdzianów z umiejętności samodzielnego rozwiązywania zadań.
Powiązane efekty kierunkowe: K1_U25, K1_U28
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U03, T1A_U09, T1A_U01, T1A_U05, T1A_U08, T1A_U09

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt K1
Potrafi przedstawić sformułowania i rozwiązania problemów w postaci raportu z samodzielnej pracy.
Weryfikacja: Przedstawienie do oceny pracy domowej.
Powiązane efekty kierunkowe: K1_K01, K1_K02, K1_K03, K1_K06, K1_K07
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K03, T1A_K02, T1A_K05, T1A_K07, T1A_K01, T1A_K05, T1A_K06, T1A_K01, T1A_K07, T1A_K03, T1A_K07