Механіка

Мета дисципліни: 
навчити здобувачів знанням про основні механічні явища, методи їх експериментального спостереження і прояви в явищах природи і повсякденному житті, фізичні закони, на основі яких ці явища описуються;
сформувати у здобувачів розуміння зв’язків між описом механічних явищ і тим математичним апаратом, які вони почали вивчати в школі і продовжують вивчати в паралельних математичних курсах;
навчити здобувачів формулюванню і розв’язку простіших фізичних задач щодо механічних явищ;
навчити здобувачів основам методів опису механічних явищ і підготувати до подальшого більш глибокого вивчення в курсах теоретичної фізики, і подальших курсах загальної фізики;
навчити здобувачів знаходити закони збереження і застосовувати їх для аналізу фізичних і, зокрема, механічних явищ;
сформувати в здобувачів основи навичок застосування апарату вищої математики для розв’язку фізичних явищ.

Завдання дисципліни: 
навчити здобувачів основних кінематичних методів опису механічного руху;
навчити здобувачів основам динаміки механічного руху, а також розумінню зв’язку цих законів з динамічними явищами, що вивчаються в інших розділах фізики;
навчити здобувачів отримувати закони збереження, як наслідки динамічних законів для однієї матеріальної точки і для системи матеріальних точок;
навчити здобувачів застосовувати закони збереження для розв’язку задач і аналізу протікання механічних явищ в оточуючому світі;
навчити здобувачів визначати елементи симетрії в механічних системах і використовувати їх для спрощення аналізу механічних явищ і розв’язку задач;
навчити здобувачів застосовувати принцип відносності в межах механічних задач;
навчити здобувачів найпростішим законам перетворення фізичних величин при переході між різними системами відліку і пов’язаним з цими законами поняттям скаляру, вектору, псевдовектору, тензору, псевдотензору;
навчити здобувачів методам опису руху в неінерційних системах відліку і пов’язаними з не інерційністю систем відліку спостережуваними явищами;
навчити здобувачів основним методам опису коливального руху;
навчити здобувачів основним методам опису механічних хвиль і хвильових явищ.
     

 
 
Основні результати навчання
 
ПР01. Знати, розуміти та вміти застосовувати основні положення загальної та теоретичної фізики, зокрема, класичної, релятивістської та квантової механіки, молекулярної фізики та термодинаміки, електромагнетизму, хвильової та квантової оптики, фізики атома та атомного ядра для встановлення, аналізу, тлумачення, пояснення й класифікації суті та механізмів різноманітних фізичних явищ і процесів для розв’язування складних спеціалізованих задач та практичних проблем з фізики та/або астрономії.
ПР04. Вміти застосовувати базові математичні знання, які використовуються у фізиці та астрономії: з аналітичної геометрії, лінійної алгебри, математичного аналізу, диференціальних та інтегральних рівнянь, теорії ймовірностей та математичної статистики, теорії груп, методів математичної фізики, теорії функцій комплексної змінної, математичного моделювання.
ПР07. Розуміти, аналізувати і пояснювати нові наукові результати, одержані у ході проведення фізичних та астрономічних досліджень відповідно до спеціалізації.
ПР09. Мати базові навички проведення теоретичних та/або експериментальних наукових досліджень з окремих спеціальних розділів фізики або астрономії, що виконуються індивідуально (автономно) та/або у складі наукової групи.
ПР13. Розуміти зв’язок фізики та/або астрономії з іншими природничими та інженерними науками, бути обізнаним з окремими (відповідно до спеціалізації) основними поняттями прикладної фізики, матеріалознавства, інженерії, хімії, біології тощо, а також з окремими об’єктами (технологічними процесами) та природними явищами, що є предметом дослідження інших наук і, водночас, можуть бути предметами фізичних або астрономічних досліджень.
 
 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л – лекційні заняття; ПЗ – практичні заняття; ЛЗ – лабораторні заняття; СРЗ – самостійна робота здобувача вищої освіти; РГР – розрахунково-графічна робота; Кз – самостійні контрольні завдання; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.

 
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень
Л1. Поняття про механічні явища і мету їх опису. Вектори і операції над ними. Їх фізико-
математичне обґрунтування.
ПЗ1. Кінематика прямолінійного руху в різних системах відліку.
ЛЗ1. Обробка результатів на прикладі вимірювань лінійних розмірів тіл.
Кз1. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.1-1.11. [Іродов І.Є. (1988)]
Кз2. Самостійна підготовка звіту і захисту лабораторної роботи «Обробка результатів на прикладі вимірювань лінійних розмірів тіл». Самостійне вивчення теорії похибок і методики обробки результатів вимірювань.
СРЗ. К.
 
2 тиждень
Л2. Векторнозначні функції від часу.
Л3. Нормальна і тангенційна компонента похідної від векторнозначної функції від часу.
ПЗ2. Кінематика прямолінійного руху в різних системах відліку (продовження).
Кз3. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.1-1.11. (продовження) [Іродов І.Є. (1988)]
СРЗ. К.
 
3 тиждень
Л4. Кінематичні характеристики обертального руху.
ПЗ3. Кінематика криволінійного руху.
ЛЗ2. Обробка результатів на прикладі вимірювань лінійних розмірів тіл (продовження).
Кз4. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.12-1.25. [Іродов І.Є. (1988)]
Кз5. Самостійна підготовка звіту і захисту лабораторної роботи «Обробка результатів на прикладі вимірювань лінійних розмірів тіл». Самостійне вивчення теорії похибок і методики обробки результатів вимірювань (продовження).
СРЗ.К.
 
4 тиждень
Л5. Перетворення кінематичних величин при переході від однієї системи відліку до іншої.
Л6. Формулювання фізичних законів в виді зв’язку між похідними.
ПЗ4. Кінематика криволінійного руху (продовження).
Кз6. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.12-1.25. (продовження) [Іродов І.Є. (1988)]
СРЗ.К.
 
5 тиждень
Л7. Приклад розв’язку основної задачі механіки за допомогою другого закону Ньютона.
ПЗ5. Кінематика обертального руху.
ЛЗ3. Вивчення статистичних закономірностей на прикладі флуктуацій космічного випромінювання.
Кз7. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.52, 1.53, 1.57, 1.60-1.65. [Іродов І.Є. (1988)].
Кз8. Самостійна підготовка звіту і захисту лабораторної роботи «Вивчення статистичних закономірностей на прикладі флуктуацій космічного випромінювання».
РГР.СРЗ.К.
 
6 тиждень
Л8. Гравітаційна і електростатична сили.
Л9. Поняття градієнту функції від декількох змінних.
ПЗ6. Кінематика обертального руху (продовження).
Кз9. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.52, 1.53, 1.57, 1.60-1.65. (продовження) [Іродов І.Є. (1988)]..
СРЗ.К.
 
7 тиждень
Л10. Що таке потенційна енергія і для чого вона потрібна.
ПЗ7. Перший та другий закон Ньютона.
ЛЗ4. Експериментальна перевірка кінематичних закономірностей за допомогою машини Атвуда.
Кз10. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.52, 1.53, 1.57, 1.66-1.75. [Іродов І.Є. (1988)].
Кз11. Самостійна підготовка звіту і захисту лабораторної роботи «Експериментальна перевірка кінематичних закономірностей за допомогою машини Атвуда».
СРЗ.К.
 
8 тиждень
Л11. Робота сили.
Л12. Система двох матеріальних точок.
ПЗ8. Перший та другий закон Ньютона (продовження).
Кз12. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.52, 1.53, 1.57, 1.66-1.75. (продовження) [Іродов І.Є. (1988)].
МКР1. СРЗ. К.
 
9 тиждень
Л13. Закон збереження імпульсу для системи матеріальних точок і теорема про рух центру мас.
ПЗ9. Опис руху систем декількох тіл на блоках і похилих площинах.
ЛЗ5. Дослідження законів динаміки поступального руху на машині Атвуда.
Кз13. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.52, 1.53, 1.57, 1.76-1.78, 1.81-1.90 [Іродов І.Є. (1988)].
Кз14. Самостійна підготовка звіту і захисту лабораторної роботи «Дослідження законів динаміки поступального руху на машині Атвуда».
СРЗ. К.
 
10 тиждень
Л14. Закон збереження моменту імпульсу для замкненої системи матеріальних точок які взаємодіють посередництвом центральних сил і рівняння моментів для незамкненої системи.
Л15. Розрахунок моментів інерції для різних тіл.
ПЗ10. Опис руху систем декількох тіл на блоках і похилих площинах (продовження).
Кз15. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.52, 1.53, 1.57, 1.76-1.78, 1.81-1.90 (продовження) [Іродов І.Є. (1988)].
СРЗ. К.
 
11 тиждень
Л16. Гіроскопи.
ПЗ11. Опис руху систем декількох тіл на блоках і похилих площинах (продовження).
ЛЗ6. Визначення моменту інерції махового колеса.
Кз16. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.52, 1.53, 1.57, 1.76-1.78, 1.81-1.90 (продовження) [Іродов І.Є. (1988)].
Кз17. Самостійна підготовка звіту і захисту лабораторної роботи «Визначення моменту інерції махового колеса».
СРЗ. К.
 
12 тиждень
Л17. Гармонійний осцилятор.
Л18. Затухаючий гармонійний осцилятор.
ПЗ12. Сумісне застосування законів динаміки і закону збереження енергії.
Кз18. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.52, 1.53, 1.57, 1.174-1.186. [Іродов І.Є. (1988)].
РГР.СРЗ. К.
 
13 тиждень
Л19. Механізм розповсюдження і рівняння плоскої хвилі.
ПЗ13. Сумісне застосування законів динаміки і закону збереження енергії (продовження).
ЛЗ7. Вимірювання моменту сили тертя за допомогою махового колеса.
Кз19. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.52, 1.53, 1.57, 1.174-1.186. (продовження) [Іродов І.Є. (1988)].
Кз20. Самостійна підготовка звіту і захисту лабораторної роботи «Вимірювання моменту сили тертя за допомогою махового колеса».
СРЗ. К.
 
14 тиждень
Л20. Інтерференція і дифракція хвиль.
Л21. Сили інерції.
ПЗ14. Закон збереження імпульсу і реактивний рух.
Кз21. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.52, 1.53, 1.57, 1.135-1.143. [Іродов І.Є. (1988)].
СРЗ. К.
 
15 тиждень
Л22. Сили Коріоліса і центробіжні сили.
ПЗ15. Динаміка обертального руху абсолютно твердого тіла.
ЛЗ8.  Дослідження законів обертального руху за допомогою маятника Обербека.
Кз22. Самостійне вивчення розв’язку задач 1.52, 1.53, 1.57, 1.286-1.289. [Іродов І.Є. (1988)].
Кз23. Самостійна підготовка звіту і захисту лабораторної роботи «Дослідження законів обертального руху за допомогою маятника Обербека.
МКР2.СРЗ. К.
 
 
Індивідуальна робота**
 
Виконується РГР. 
Розрахунково-графічна робота спрямована на досягнення результатів навчання ПР01, ПР04, ПР07, ПР09, ПР13. Вона оцінюється в 10 балів (0.5 кредиту) і складається з двох частин. Перша частина виконується на протязі першого семестрового модуля, а друга - на протязі другого семестрового модуля. Кожна частина оцінюється в 5 балів. Перша частина захищається на 5 тижні. Друга – на 12 тижні. Розрахунково-графічна робота має на меті розвиток навичок самостійного розв’язку задач здобувачами. Вона полягає в тому що на кожен змістовий модуль здобувач повинен за своїм вибором підготувати по 5 задач і захистити їх розв’язок в виді усної співбесіди. У якості літератури пропонуються задачник [Іродов І.Є. (1988)], а також задачі з підручнику [Фейнман Р. та ін. (2019)]. Окрім того з метою стимулювання самостійності і активності здобувачів їм надається право вибору задач самостійно з будь-якого збірнику задач з курсу механіки для ЗВО.
 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 135 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять – 21 година;
2) підготовка до практичних занять –  45 годин;
3) підготовка до лабораторних занять – 24 години;
4) виконання РГР – 15 годин;
5) підготовка до екзамену – 30 годин.
 
 
Процедура оцінювання
 
В організації навчального процесу при вивченні дисципліни застосовується поточний та підсумковий контроль. Поточний контроль полягає у контрольних опитуваннях на практичних заняттях щодо завдань самостійної роботи і захисту звітів по лабораторних роботах (оцінюються максимум в 20 балів) і виконанні двох модульних контрольних робіт (кожна оцінюється в 30 балів). Підсумковий контроль, згідно навчальному плану, є іспитом.
Модульна контрольна робота виконується у письмовій формі та складається з 2 частин:
1) відповіді на два питання, кожне з яких охоплює одну з тем лекційного курсу (максимум 6 балів за кожне питання; разом 12 балів)
2) розв’язку трьох задач різного рівня складності з курсу практичних занять (3,5,10 балів відповідно; разом 18 балів)
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
 
Семестровий модуль № 1
 
Кз1. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 1 тиждень.
Кз2. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 1 тиждень.
Кз3. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 2 тиждень.
Кз4. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 3 тиждень.
Кз5. Оцінка за виконання – 2 бали. Термін надання – 3 тиждень.
Кз6. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 4 тиждень.
Кз7. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 5 тиждень.
Кз8. Оцінка за виконання – 2 бали. Термін надання – 5 тиждень.
Кз9. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 6 тиждень.
Кз10. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 7 тиждень.
Кз11. Оцінка за виконання – 2 бали. Термін надання – 7 тиждень.
Кз12. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 8 тиждень.
РГР(ч.1). Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 5 тиждень.
МКР1. Модульна контрольна робота – 30 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2
 
Кз13. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 9 тиждень.
Кз14. Оцінка за виконання – 2 бали. Термін надання – 9 тиждень.
Кз15. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 10 тиждень.
Кз16. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 11 тиждень.
Кз17.  Оцінка за виконання – 2 бали. Термін надання – 11 тиждень.
Кз18. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 12 тиждень.
Кз19. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 13 тиждень.
Кз20.  Оцінка за виконання – 2 бали. Термін надання – 13 тиждень.
Кз21. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 14 тиждень.
Кз22. Оцінка за виконання – 1 бал. Термін надання – 15 тиждень.
Кз23.  Оцінка за виконання – 2 бали. Термін надання – 15 тиждень.
РГР(ч.2). Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання та захист – 12 тиждень.
МКР2. Модульна контрольна робота – 30 балів (15 тиждень).
 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
Підсумковим контролем з дисципліни є екзамен. Екзамен складається усно. Екзаменаційний білет складається з 5 питань. Два з них стосуються лекційного курсу і формуються таким чином щоб вони охоплювали декілька взаємопов'язаних частин цього курсу. Ці питання оцінюються в 35 балів кожне. Решта 3 питання стосуються курсу практичних занять і оцінюється в 30 балів (по 10 балів кожне). Максимальна оцінка за правильні відповіді на всі питання екзаменаційного білету становить 100 балів.

 
Умови допуску до підсумкового контролю
 
До підсумкового контролю допускаються здобувачі, які здали перший модуль не менше ніж на 30 балів і захистили РГР.
 
 
Політика освітнього процесу
 
Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності.

Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
 
Відсутність здобувача на екзамені або на контрольній роботі відповідає оцінці «0».
 
Складання/перескладання екзаменів – за встановленим деканатом розкладом.
 
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.

Заборонено використання будь-яких підручників, посібників, конспектів лекцій, шпаргалок під час проходження модульних контролів та складання екзамену з дисципліни.