Фізика
Спеціальність: Системна інженерія (Інтернет речей)
Код дисципліни: 6.122.09.O.007
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Загальної фізики
Лектор: Рибак Оксана Василівна
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти загальних компетентностей:
ІНТ. Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми у галузі комп’ютерних наук або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів інформаційних технологій і характеризується комплексністю та невизначеністю умов.
ЗК1. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
ЗК3. Знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності.
ЗК7. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
ЗК10. Здатність бути критичним і самокритичним.
ЗК11. Здатність приймати обґрунтовані рішення.
ЗК12. Здатність оцінювати та забезпечувати якість виконуваних робіт.
ЗК13. Здатність діяти на основі етичних міркувань.
ЗК14. Здатність реалізовувати свої права і обов’язки як члена суспільства, усвідомлювати цінності громадянського (вільного демократичного) суспільства та необхідність його сталого розвитку, верховенства права, прав і свобод людини і громадянина в Україні.
фахових компетентностей:
ФК1. Здатність до математичного формулювання та досліджування неперервних та дискретних математичних моделей, обґрунтовування вибору методів і підходів для розв’язування теоретичних і прикладних задач у галузі комп’ютерних наук, аналізу та інтерпретування.
ФК2. Здатність до виявлення статистичних закономірностей недетермінованих явищ, застосування методів обчислювального інтелекту, зокрема статистичної, нейромережевої та нечіткої обробки даних, методів машинного навчання та генетичного програмування тощо.
ФК3. Здатність до логічного мислення, побудови логічних висновків, використання формальних мов і моделей алгоритмічних обчислень, проектування, розроблення й аналізу алгоритмів, оцінювання їх ефективності та складності, розв’язності та нерозв’язності алгоритмічних проблем для адекватного моделювання предметних областей і створення програмних та інформаційних систем.
ФК4. Здатність використовувати сучасні методи математичного моделювання об’єктів, процесів і явищ, розробляти моделі і алгоритми чисельного розв’язування задач математичного моделювання, враховувати похибки наближеного чисельного розв’язування професійних задач.
ФК5. Здатність здійснювати формалізований опис задач дослідження операцій в організаційно-технічних і соціально-економічних системах різного призначення, визначати їх оптимальні розв’язки, будувати моделі оптимального управління з урахуванням змін економічної ситуації, оптимізувати процеси управління в системах різного призначення та рівня ієрархії.
ФК6. Здатність до системного мислення, застосування методології системного аналізу для дослідження складних систем різної природи, методів формалізації та розв’язування системних задач, що мають суперечливі цілі, невизначеності та ризики.
ФК7. Здатність застосовувати теоретичні та практичні основи методології та технології моделювання для дослідження характеристик і поведінки складних об’єктів і систем, проводити обчислювальні експерименти з обробкою і аналізом результатів.
ФК8. Здатність проектувати і розробляти програмне забезпечення із застосуванням різних парадигм програмування: узагальненого, проблемно-орієнтованого, функціонального, логічного, з відповідними моделями, методами й алгоритмами обчислень, структурами даних і механізмами управління.
ФК11. Здатність до інтелектуального аналізу даних на основі методів обчислювального інтелекту включно з великими і погано структурованими даними, їхньої оперативної обробки та візуалізації результатів аналізу в процесі розв’язування прикладних задач.
Результати навчання: Розуміти принципи моделювання організаційно-технічних систем і операцій; використовувати методи дослідження операцій, розв’язання одно- та багатокритеріальних оптимізаційних задач лінійного, цілочисельного, нелінійного, стохастичного програмування.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Комп’ютерна схемотехніка та архітектура комп’ютерних систем
Комп’ютерна електроніка
Мікроконтролери
Короткий зміст навчальної програми: Курс фізики складається з 15 лекцій, 7,5 практичних і 15 лабораторних занять. Лекційний курс охоплює розділи, в яких викладені: елементи механіки, електростатики і постійного струму, електромагнетизму, хвильової оптики, квантової механіки, ядерної фізики і фізики твердого тіла. Лабораторні роботи виконуються у механіко-молекулярній, електричній та оптичній лабораторіях. Студенти впродовж семестру виконують тестові завдання у ВНС для перевірки самостійної роботи. Студенти виконують 1 розрахункову роботу. Наприкінці семестру студенти складають екзамен з фізики.
Опис: Елементи кінематики поступального та обертального рухів твердого тіла:
Швидкість. Прискорення. Нормальна і тангенціальна складові прискорення. Кутова швидкість і кутове прискорення, їх зв’язок з лінійними величинами.
Елементи динаміки поступального та обертального рухів:
Закони Ньютона. Закон збереження імпульсу. Момент інерції. Момент сили і момент імпульсу. Основне рівняння динаміки обертального руху твердого тіла. Закон збереження моменту імпульсу. Робота сили. Потужність. Кінетична енергія. Потенціальна енергія. Закон збереження механічної енергії.
Механічні коливання і хвилі:
Диференціальне рівняння гармонічних коливань. Енергія гармонічних коливань. Диференціальне рівняння згасаючих коливань. Диференціальне рівняння вимушених коливань. Механічні хвилі. Рівняння плоскої біжучої механічної хвилі.
Електричне поле у вакуумі:
Закон збереження електричного заряду. Закон Кулона. Електричне поле. Напруженість електричного поля. Робота сил електростатичного поля. Циркуляція вектору напруженості електростатичного поля. Потенціал електричного поля. Зв'язок напруженості з потенціалом електростатичного поля. Потік вектора напруженості електричного поля. Теорема Остроградського-Гаусса для електростатичного поля у вакуумі.
Діелектрики і провідники в електричному полі:
Типи діелектриків. Поляризація діелектриків. Поляризованість. Напруженість електричного поля в діелектрику. Електричне зміщення. Теорема Остроградського-Гаусса для електростатичного поля в діелектрику. Провідники в електричному полі. Електроємність відокремленого провідника. Конденсатори. Енергія електростатичного поля.
Постійний електричний струм:
Електричний струм, сила і густина струму. Електрорушійна сила і напруга. Опір провідників. Закони Ома і Джоуля-Ленца у диференціальній формі. Правила Кірхгофа. Основні положення класичної електронної теорії провідності металів та її дослідне обґрунтування.
Магнітне поле у вакуумі:
Магнітне поле. Магнітна індукція. Сила Ампера. Закон Біо-Савара-Лапласа. Сила Лоренца. Ефект Холла. Закон повного струму для магнітного поля у вакуумі. Магнітний потік. Теорема Остроградського-Гаусса для магнітного поля.
Магнітні властивості речовини:
Магнітні моменти електронів і атомів. Магнітне поле в речовині. Намагніченість. Напруженість магнітного поля. Закон повного струму для магнітного поля у речовині. Діамагнетики. Парамагнетики. Феромагнетики.
Електромагнітна індукція. Основи теорії Максвелла:
Явище електромагнітної індукції. Правило Ленца. Закон електромагнітної індукції. Явище самоіндукції. Індуктивність. Енергія магнітного поля. Вихрове електричне поле. Струм зміщення. Рівняння Максвелла для електромагнітного поля.
Електромагнітні хвилі.
Електромагнітні хвилі та їх властивості. Диференціальне рівняння електромагнітної хвилі. Енергія електромагнітної хвилі. Вектор Умова-Пойнтінга.
Змінний електричний струм:
Коло змінного струму з активним опором. Коло змінного струму з активним опором та індуктивністю. Коло змінного струму з конденсатором. Коло змінного струму з активним опором і ємністю.
Хвильова оптика: інтерференція, дифракція і поляризація світла.
Елементи квантової механіки.
Елементи фізики атомного ядра.
Елементи фізики твердого тіла.
Методи та критерії оцінювання: У процесі поточного та семестрового контролів використовуються наступні методи контролю результатів навчання студентів: усне опитування; письмове опитування; практична перевірка; стандартизований контроль. Індивідуальне усне опитування відбувається на лабораторних і практичних заняттях, а також під час семестрового екзамену. Письмове опитування застосовується під час перевірки самостійної роботи студентів, розрахункових робіт, домашніх завдань, семестрового екзамену. Практична перевірка знань студентів 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 студентів.
Критерії оцінювання результатів навчання: Максимальна оцінка в балах -100.
Поточний контроль - 40 балів:
Лабораторні заняття - 20;
Контроль самостійної роботи+практичні заняття - 5+5;
Графічно-розрахункова робота - 10.
Екзаменаційний контроль - 60 балів:
письмова компонента - 50;
усна компонента - 10.
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: Сертифікований навчально-методичний комплекc «Фізика», розташований у Віртуальному навчальному середовищі Львівської політехніки за адресою:
https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=17028
1. Фізика і комп’ютерні технології: навч. посібник / [І.Р.Зачек, І.Є.Лопатинський, С.О. Юр’єв, О.В. Рибак, С.П.Дубельт ] – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2019. - 360 с.
2. Фізика у таблицях, навч. посібник / [І.Р.Зачек, І.Є.Лопатинський, С.О. Юр’єв ] – – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2023. - 180 с.
3. Воловик П.М. Фізика: підручник для ун-тів / П.М. Воловик – К.; Ірпінь: Перун, 2005. - 864 с.
4. Вайданич В.І. Фізика: навчальний посібник / В.І. Вайданич, Г.М.Пенцак. – Львів: Національний лісотехнічний університет України, 2005. – 664 с.
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).