Τίτλος Μαθήματος Φυσική
Κωδικός Μαθήματος 321-2052
Εξάμηνο 1
ECTS 5
Ώρες (Θεωρία) 3
Ώρες (Εργαστηρίο) 2
Διδάσκοντας Κοφινάς Γεώργιος

Ύλη μαθήματος

Μονόμετρα, διανυσματικά μεγέθη. Κινηματική. Σχετική κίνηση, περιστροφή της γης. Δυνάμεις, ροπές, κέντρο μάζας, ισορροπία στερεού σώματος. Δυναμική, τριβή σε ρευστό, σώματα μεταβαλλόμενης μάζας, στροφορμή. Έργο, ενέργεια, δυναμικό, συντηρητικές δυνάμεις, κεντρικές δυνάμεις. Δυναμική συστήματος σωματιδίων, πρόβλημα δύο σωμάτων, κρούσεις. Βαρύτητα, κίνηση στο πεδίο βαρύτητας. Ηλεκτροστατική: νόμος Coulomb, ηλεκτρικό πεδίο, δυναμικό, ροή, νόμος Gauss, εξίσωση Poisson, δυναμική ενέργεια, συνοριακές συνθήκες, μέθοδος εικόνων, ηλεκτρικό δίπολο, ανάπτυγμα πολυπόλων, αγωγοί, χωρητικότητα, διηλεκτρικά, πόλωση, ηλεκτρική μετατόπιση. Ηλεκτρικό ρεύμα, εξίσωση συνέχειας, στάσιμο ρεύμα, νόμος Ohm. Μαγνητοστατική: δύναμη Laplace, Lorentz, δύναμη σε ρευματοφόρο αγωγό, μαγνητικό δίπολο, νόμος Biot-Savart, νόμος Ampere, διανυσματικό δυναμικό, πεδίο μαγνητικού διπόλου, μαγνητικά υλικά, μαγνήτιση, μαγνητίζον πεδίο. Εξίσωση Ampere-Maxwell, εξίσωση Faraday, βαθμωτό δυναμικό ΗΜ πεδίου, αμοιβαία επαγωγή, αυτεπαγωγή, κυκλώματα RL, RC, RLC, εξισώσεις Maxwell, θεώρημα διατήρησης ενέργειας, ορμής, εξισώσεις δυναμικών στη βαθμίδα Coulomb, Lorentz, στοιχεία ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα

Το μάθημα καλύπτει και επεκτείνει με εντατικό και γρήγορο τρόπο θέματα της μηχανικής και του ηλεκτρομαγνητισμού που είναι κάπως γνωστά από το σχολείο αλλά χρησιμοποιώντας ανώτερα μαθηματικά. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, ο φοιτητής/τρια θα :
-έχει τη γνώση να χρησιμοποιεί το διαφορικό και ολοκληρωτικό λογισμό, τα στοιχεία της διανυσματικής ανάλυσης και απλές διαφορικές εξισώσεις για την περιγραφή των νόμων της φυσικής,
-έχει τη γνώση των βασικών νόμων της μηχανικής Newton τόσο σε αδρανειακά όσο και σε μη-αδρανειακά συστήματα αναφοράς,
-έχει τη γνώση των διαφόρων θεωρημάτων και εξισώσεων του ηλεκτρομαγνητισμού (εξισώσεις Gauss, Biot-Savart, Ampere, Faraday, Maxwell) στη γενική τους μορφή και όχι απλώς στις ειδικές περιπτώσεις που εμφανίζονται στα σχολικά εγχειρίδια,
-έχει την ικανότητα να υπολογίζει τις κινηματικές ποσότητες μιας τυχούσας ευθύγραμμης κίνησης, καμπυλόγραμμης κίνησης ή να βρίσκει την τροχιά ενός σωματιδίου από το νόμο του Newton, π.χ. εντός ενός βαρυτικού πεδίου Kepler,
-έχει την ικανότητα να καθορίζει αν ένα δοθέν πεδίο δυνάμεων είναι συντηρητικό ή όχι και να βρίσκει τη δυναμική ενέργεια όταν υπάρχει,
-έχει την ικανότητα να υπολογίζει το κέντρο μάζας, τις ροπές αδρανείας και το βαρυτικό πεδίο ενός εκτεταμένου σώματος,
-έχει την ικανότητα χρησιμοποιώντας ολοκληρώματα να υπολογίζει το πεδίο και το δυναμικό διαφόρων κατανομών φορτίο ή αντίστοιχα το μαγνητικό πεδίο κινούμενων φορτίων και ρευμάτων,
-έχει τη δεξιότητα να πραγματεύεται πιο δύσκολες τεχνικά έννοιες όπως είναι η μέθοδος των εικόνων, το ηλεκτρικό δίπολο, τα μαγνητικά υλικά, το βαθμωτό και διανυσματικό δυναμικό του ηλεκτρομαγνητισμού, τα θεωρήματα διατήρησης της ενέργειας και της ορμής και στοιχείων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Προαπαιτούμενα

Δεν απαιτούνται.

Εγχειρίδια του μαθήματος

1. Φυσική, Τόμος B, Ηλεκτρομαγνητισμός, Halliday, Rensick, Walker, Εκδόσεις Gutenberg.
2. Σημειώσεις Διδάσκοντα.

Συμπληρωματική βιβλιογραφία

1. Physics for Scientists and Engineers, Τόμος II Ηλεκτρομαγνητισμός, R. Serway, μετάφραση Λ. Ρεσβάνη.
2. Θεμελιώδης πανεπιστημιακή φυσική, Τόμος II, Ηλεκτρομαγνητισμός, Alonso,Finn, μετάφραση Λ. Ρεσβάνη, Τ. Φίλιππα.
3. Μαθήματα φυσικής πανεπιστημίου Berkeley, Τόμος 2, Ηλεκτρισμός, Μαγνητισμός, Εργαστήρια φυσικής ΕΜΠ.

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

Ατομικές και ομαδικές εργασίες, μικρά τεστ στη μορφή κουίζ, τελική γραπτή εξέταση.

Δραστηριότητα Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου
Διαλέξεις 39 ώρες
Φροντιστηριακές ώρες 26 ώρες
Προσωπική μελέτη 56 ώρες
Πρόοδος 1 ώρα
Τελική εξέταση 3 ώρες
Σύνολο Μαθήματος 125 ώρες (5 ECTS)

Μέθοδοι αξιολόγησης / βαθμολόγησης

Παράδοση θεωρίας με παραδείγματα, επίλυση ασκήσεων στο μάθημα και στο φροντιστήριο.

Γλώσσα διδασκαλίας

Ελληνικά (Αγγλικά αν υπάρχουν φοιτητές/φοιτήτριες ERASMUS)

Τρόπος παράδοσης μαθήματος

Φυσική Παρουσία.