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. 

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Κάθε φοιτητής σε ομάδες 2-3 ατόμων εκτελεί 4 ασκήσεις από τις παρακάτω:

1. Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας με τη μέθοδο της πτώσης

Σωμάτων

2. Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας με τη μέθοδο του φυσικού εκκρεμούς

3. Μέτρηση της σταθεράς της παγκόσμιας έλξης G με τη μέθοδο του Cavendish

4. Προσδιορισμός του μέτρου στρέψης υλικού με τη μέθοδο του στροφικού εκκρεμούς

5. Μέτρηση του συντελεστή εσωτερικής τριβής (ιξώδους) υγρού με τη μέθοδο

πτώσης μικρών σφαιρών

6. Προσδιορισμός του συντελεστή αποκατάστασης και του χρόνου κρούσης δύο σφαιρών

7. Μελέτη των νόμων της κίνησης με τη χρήση αεροτροχιάς

8. Ροπή αδράνειας στερεών σωμάτων

 Συγγράμματα και Βοηθήματα

Πρόσθετη 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

Ο τελικός βαθμός προκύπτει ως εξής:

80% Τελική Γενική Εξέταση, 20% Βαθμός Εργαστηρίων

Α. Γεωργακίλας ( Καθηγητής) -ΣΥΝΤΟΝΙΣΤΗΣ

alexg@mail.ntua.gr

B. Γιαννόπαπας (Αναπλ. Καθηγητής)

Vyannop@mail.ntua.gr

Υπεύθυνος εργαστηρίων: H. Καρκάνης

Karkan@central.ntua.gr