Фізика, частина 1
Спеціальність: Харчова хімія та експертиза
Код дисципліни: 6.102.01.O.007
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Загальної фізики
Лектор: Ващинський Віталій Михайлович
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Загальні компетентності:
ЗК1. Здатність до абстрактного мислення, аналізу і синтезу;
ЗК9. Прагнення до збереження навколишнього середовища;
Фахові компетентності:
ФК1. Здатність застосовувати знання і розуміння математики та природничих наук для вирішення якісних та кількісних проблем в хімії.
ФК7. Здатність здійснювати типові хімічні лабораторні дослідження.
ФК8. Здатність здійснювати кількісні вимірювання фізико- хімічних величин, описувати, аналізувати і критично оцінювати експериментальні дані.
ФК12. Здатність використовувати знання про властивості основних об’єктів довкілля, що впливають на строки, способи та методи відбору проб, пробопідготовки та аналіз хімічного складу для підбору хіміко-аналітичних, метрологічних, експлуатаційних характеристик найбільш поширених методів аналізу.
Результати навчання: Розуміти зв’язок між будовою та властивостями речовин.
Застосовувати основні принципи квантової механіки для опису будови атома, молекул та хімічного зв’язку.
Знати принципи і процедури фізичних, хімічних, фізико-хімічних методів дослідження, типові обладнання та прилади.
Застосовувати основні принципи термодинаміки та хімічної кінетики для вирішення професійних завдань.
Здійснювати експериментальну роботу з метою перевірки гіпотез та дослідження хімічних явищ і закономірностей.
Використовувати свої знання, розуміння, компетенції та базові інженерно-технологічні навички на практиці для вирішення задач та проблем відомої природи.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Математика, загальна та неорганічна хімія, фізична хімія, колоїдна хімія
Короткий зміст навчальної програми: Курс фізики складається з 30 лекцій, 30 практичних та 45 лабораторних занять у I семестрі. Лекційний курс охоплює чотири розділи, в яких викладені фізичні основи механіки, основи молекулярної фізики і термодинаміки, електростатики та постійного струму. Лабораторні роботи виконуються в механіко-молекулярній лабораторії, а також в лабораторії електричних та магнітних явищ. Студенти після 8 лекції пишуть роботу по перевірці самостійної роботи, а в кінці семестру – розрахунково-графічну роботу. В кінці I семестру студенти складають екзамен.
Опис: Фізичні основи механіки.
Кінематика поступального руху. Кінематика обертального руху твердого тіла. Зв'язок між величинами поступального і обертального рухів.
Закони динаміки матеріальної точки поступального руху. Центр мас механічної системи і закон йог руху. Закон збереження імпульсу механічної системи.
Робота. Енергія. Робота сили і її вираження через криволінійний інтеграл. Кінетична енергія механічної системи. Потенціальна енергія. Поле центральних сил. Закон збереження механічної енергії. Дисипація енергії. Закон збереження і перетворення механічної енергії.
Кутова швидкість і кутове прискорення. Момент сили відносно нерухомої осі обертання. Момент інерції тіла відносно нерухомої осі обертання. Кінетична енергія обертального руху. Основне рівняння динаміки обертального руху твердого тіла. Момент імпульсу тіла відносно нерухомої осі обертання.
Гармонічні коливання. Диференціальне рівняння гармонічних коливань. Математичний маятник. Фізичний маятник. Додавання гармонічних коливань однакового напрямку і однакової частоти. Биття.
Додавання взаємно перпендикулярних коливань. Диференціальне рівняння згасаючих коливань і його розв’язання. Диференціальне рівняння вимушених коливань і його розв’язання. Явище резонансу.
Основи молекулярної фізики та термодинаміки.
Механічні хвилі. Рівняння біжучої хвилі. Явище інтерференції хвиль. Стоячі хвилі. Хвильове рівняння. Енергія пружної хвилі. Потік енергії.
Статистичний і термодинамічний методи дослідження. Рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу для тиску. Середня кінетична енергія молекул. Розподіл Максвелла молекул ідеального газу за швидкостями теплового руху.
Ступені вільності молекул. Закон рівномірного розподілу енергії по ступенях вільності молекул. Барометрична формула. Розподіл Больцмана частинок у зовнішньому потенціальному полі. Середнє число зіткнень і середня довжина вільного пробігу молекул.
Перший закон термодинаміки. Робота газу в термодинаміці при зміні його об’єму. Кількість теплоти. Теплоємність. Залежність теплоємності ідеального газу від виду процесу. Класична молекулярно – кінетична теорія теплоємності ідеальних газів і її обмеженість. Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів.
Адіабатичний процес. Застосування першого закону термодинаміки до адіабатичного процесу ідеального газу. Оборотні і необоротні процеси. Коловий процес (цикл). Теплові двигуни і холодильні машини. Цикл Карно і його ККД для ідеального газу. Друге начало термодинаміки. Статистичне тлумачення другого закону термодинаміки.
Ентропія. Ентропія ідеального газу. Явища переносу в термодинамічно нерівноважних процесах. Реальні гази. Рівняння Ван - дер - Ваальса. Внутрішня енергія реального газу.
Поверхневий натяг. Змочування. Кривина поверхні і додатковий тиск. Капілярні явища. Випаровування і кипіння рідин. Основні визначення та характеристики вологого повітря.
Електростатика.
Закон збереження електричного заряду. Електричне поле. Напруженість електричного (електростатичного) поля. Потенціал електричного поля. Зв'язок напруженості з потенціалом. Потік вектора напруженості. Теорема Остроградського - Гаусса для електричного поля в вакуумі. Застосування теореми Остроградського – Гаусса до розрахунку електричних зарядів.
Електроємність відокремленого провідника. Взаємна електроємність. Конденсатори. Паралельне і послідовне з’єднання конденсаторів. Енергія електростатичного поля. Об’ємна густина енергії.
Постійний електричний струм.
Сила і густина струму. Електрорушійна сила і напруга. Закон постійного струму. Робота і потужність струму. Закон Джоуля – Ленца. Правила Кірхгофа для розгалужених електричних кіл.
Методи та критерії оцінювання: У процесі поточного та семестрового контролів використовуються наступні методи контролю результатів навчання здобувачів освіти: усне опитування; письмове опитування; практична перевірка; стандартизований контроль. Фронтальне усне опитування здійснюється на лабораторних заняттях. Індивідуальне усне опитування відбувається на лабораторних заняттях а також під час семестрового екзамену. Письмове опитування застосовується під час перевірки самостійної роботи здобувачів освіти, розрахункових робіт, домашніх завдань, семестрового екзамену. Практична перевірка знань здобувачів освіти відбувається під час виконання лабораторних робіт, в процесі виконання яких виявляється сформованість умінь працювати з приладами, проводити вимірювання, виконувати розрахунки, аналізувати отримані результати, робити висновки, оформляти звіт про виконану роботу. При стандартизованому контролі використовується тестова методика з альтернативним вибором відповідей. Тестові завдання використовуються у екзаменаційних білетах і при контролі самостійної роботи здобувачів освіти.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль (ПК) – 40 балів, з них:
Лабораторні заняття – 20, практичні заняття – 10, РГР – 10.
Екзаменаційний контроль (ЕК) – 60 балів, з них:
Письмова компонента – 50, усна компонента – 10.
Разом за дисципліну (ПК+ЕК) – 100 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Базова література до теоретичного курсу
1.Фізика. Підручник / І.Є. Лопатинський, І.Р. Зачек, Г.А. Ільчук, Б.М. Романишин. – Львів: Афіша, 2005. – 394 с. – ISBN 966-8013-50-6
2. Фізика і хімічні технології. Навчальний посібник / І.Р. Зачек, С.І.Ющук, О.Б. Біленька. – Львів.: Ліга-Прес, 2014. – 352с.
3. Фізика: підруч. для ун-тів : повний курс в одному томі / П.М. Воловик. – К. ; Ірпінь : Перун, 2005. – 864 с. – ISBN 966-569-172-4
Література до практичних занять
1. Збірник задач з фізики: Навч. посібник. 2-ге видання, доповнене і перероблене / За ред. І.Є. Лопатинського, А.М. Андрейка. – Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2010. – 320 с. – ISBN 978-966-553-935-3
2. Збірник задач з фізики: Навч. Посібник. / І.Є. Лопатинський, І.Р.Зачек, С.О. Юр’єв та ін. – Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2016. – 244 с. – ISBN 978-617-607-918-7
Література до лабораторних занять
1. Лабораторний практикум з фізики. Частина 1. Лабораторія механіки та молекулярної фізики. Навч. посіб. / за ред. Лопатинського І.Є., Бандрівчака І.В., Крушельницької Т.Д. – Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2002. – 184 с. – ISBN 966-553-221-9
2. Лабораторний практикум з фізики. Частина 2. Електрика і магнетизм. Навч. посіб. / за ред. Лопатинського І.Є., Білинського Ю.М., Крушельницької Т.Д. та ін. – Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2006. – 204 с. – ISBN 966-553-575-7
3. Лабораторний практикум з фізики. Частина ІІІ. Оптика та атомна фізика. Навч. посіб. / за ред. Лопатинського І.Є.; М.М.Рудка, І.Є. Лопатинський, С.О. Юр’єв, І.Р. Зачек та ін. – Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2006. – 264 с. – ISBN 966-553-576-5
Допоміжна література.
1. Загальний курс фізики: Навч. Посібник для студентів вищих техн. і пед. Закладів освіти. Т.1.: Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка. / Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П.. – К.: Техніка, 1999. – 536 с. – ISBN 966-575-017-8
2. Загальний курс фізики: Навч. Посібник для студентів вищих техн. і пед. Закладів освіти. Т.2.: Електрика і магнетизм. / Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П.. – К.: Техніка, 1999. – 452 с. – ISBN 966-575-183-2
3. Загальний курс фізики: Навч. Посібник для студентів вищих техн. і пед. Закладів освіти. Т.3.: Оптика. Квантова фізика. / Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П.. – К.: Техніка, 1999. – 520 с. – ISBN 966-575-172-7
Інформаційні ресурси
https://vns.lpnu.ua/
https://phet.colorado.edu/uk/
https://www.vascak.cz/?id=1&language=ua
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).