Коливання і хвилі
Спеціальність: Прикладна фізика та наноматеріали
Код дисципліни: 6.105.00.O.028
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Прикладна фізика і наноматеріалознавство
Лектор: Когут Зіновій Олександрович
Семестр: 5 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти
компетентностей:
ІНТ. Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі прикладної фізики та наноматеріалів або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів прикладної фізики, і характеризуються комплексністю та невизначеністю умов.
загальні компетентності:
ЗК5. Набуття гнучкого способу мислення, який дає можливість зрозуміти й розв’язати проблеми та задачі, зберігаючи при цьому критичне відношення до усталених наукових концепцій;
ЗК6. Уміння розв’язувати поставлені задачі та приймати відповідні обґрунтовані
рішення;
ЗК9. Знання та розуміння предметної області та розуміння фаху.
Фахові компетентності:
ФК2. Знання і розуміння сучасних наукових теорій і методів, та вміння їх ефективно застосовувати для синтезу та аналізу наноматеріалів та вирішення задач прикладної фізики.
Результати навчання: - розуміти природу і сутність явищ, пов'язаних з коливними процесами та поширенням хвиль в різних середовищах;
- проводити аналіз даних процесів з використанням як аналітичного апарату, так і числових методів.
- застосовувати набуті знання на практичному моделюванні і аналізі коливних процесів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Загальна фізика. Механіка.
Теоретична механіка та механіка суцільного середовища
Загальна фізика. Електрика і магнетизм
Короткий зміст навчальної програми: «Коливні системи з одним та багатьма ступенями вільності», «Коливні системи з розподіленими параметрами», "Моделювання та аналіз коливальних систем з дисипаціями енергій, періодичних зовнішніх сил різного типу, ланцюгові та мережеві коливні системи"
Опис: Незгасаючі гармонічні коливання з однією ступінню вільності. Означення коливного руху. Види коливного руху. Лінійні гармонічні коливання. Визначення амплітуди та фази коливань. Коливання математичного та фізичного маятників. Приведена довжина математичного маятника та визначення прискорення вільного падіння за його допомогою. Поширення хвиль в просторі. Фізико-математичний опис поширення хвиль. Плоскі, сферичні та біжучі хвилі. Накладання коливань одного напрямку з однаковими, близькими та кратними частотами. Взаємоперпендикулярні коливання. Фігури Лісажу. Моделювання коливань в природі. Згасаючі гармонічні коливання з однією ступінню вільності. Негармонічні коливання та фазові портрети коливної системи Вільні коливання в дисипативному середовищі з в'язким тертям та сухим тертям. Поняття про логарифмічний декремент загасання та добротність системи. Поняття про електро-механічні аналогії в теорії коливань. Негармонічні коливання математичного маятника. Фазовий портрет коливної системи. Особливі точки фазової площини. Метод ізоклін. Вимушені коливання в системі з однією
ступінню вільності. Вимушені коливання під дією гармонічної сили. Повільні та
швидкі вимушені коливання. Резонансний та балістичний режими коливань. Вимушені коливання довільної частоти.Встановлення коливань. Параметричні коливання та автоколивання. Маятник Фруда. Коливання з двома ступенями вільності Суперпозиція взаємно перпендикулярних коливань. Методика аналізу
зв'язаних осциляторів. Співвідношення між нормальними та парціальними частотами. Загасання коливань зв'язаних осциляторів. Енергія коливної системи та її дисипація. Вимушені коливання дисипативного осцилятора. Резонанси в системі з двома ступенями вільності. Коливні системи, як фільтри. Коливні системи з багатьма ступенями вільності. Ланцюжкові системи. Поширення коливань в системах з багатьма ступенями вільності. Збудження хвиль. Група хвиль та її швидкість.
Хвильове рівняння. Збудження стоячих хвиль в струні. Відбиття хвиль
на кінці струни. Поперечні та поздовжні хвилі. Енергія, що передається
хвилею. Проходження хвилі через межу поділу двох середовищ. Хвилі в просторі двох та трьох вимірів.
Гармонічні плоскі хвилі та хвильовий вектор. Хвилі у воді: хвилі
на глибокій та мілкій воді. Поширення акустичних та
електромагнітних хвиль. Поняття про характер дисперсії хвилі:
формальна класифікація дисперсії. Просторова та часова дисперсія в
електродинаміці суцільного середовища. Приклади різноманітних хвиль в природі.
Теплові коливання кристалічної ґратки твердих тіл. Акустичні та
оптичні фонони. Поверхневі та об'ємні сейсмічні хвилі. Хвилі в
рідинах та газах. Звукові хвилі, їх випромінення та поглинання. Хвилі
на поверхні води. Гравітаційні хвилі. Капілярні хвилі. Цунамі.
Методи та критерії оцінювання: Лабораторні заняття - 20 балів, практичні заняття 20 балів, Контрольний захід (семестровий екзамен) -60 балів
Критерії оцінювання результатів навчання: Порядок та критерії виставляння балів та оцінок:
Теоретичні питання мають на меті перевірку навичок студентів щодо розуміння теоретичного матеріалу. Відповідь по-можливості має бути повною та аргументованою.
• Максимальну кількість балів (мкб) за питання отримує студент, що повністю висвітлив питання;
• 70-90 % від мкб – питання в цілому висвітлене, але є незначні неточності або інші недоліки;
• 50-70 % від мкб – відповідь на питання дано не в повному обсязі і/або є суттєві помилки;
• 30-50 % від мкб– зроблена спроба відповісти на питання, але зроблено грубі помилки і/або питання в цілому не висвітлене. Такої ж оцінки заслуговуватиме студент, якщо він робить неправильні висновки на основі логічних припущень, що містять правильні міркування;
• 10-30 % від мкб– зроблена невдала спроба відповісти на питання, лише окремі міркування і /або формули є вірними;
• 0 балів – жодна з записаних формул не має стосунку до даного питання, всі міркування є помилковими, або цілковито відсутні.
Задачі мають на меті перевірку навичок студентів у практичному розв’язуванні фізичних задач. Задачі потрібно розв’язати з максимально можливим поясненням і, якщо в цьому є потреба, з рисунком.
• максимальну кількість балів (мкб) отримує студент, що повністю розв’язав задачу;
• 70-90 % від мкб виставляється за розв’язану задачу, в якій є незначні неточності;
• 50-70 % від мкб – при розв’язанні допущено помилку(и), що вплинуло на результат, але підхід до розв’язання був правильним;
• 30-50 % від мкб – зроблена спроба розв’язати задачу, але зроблено грубі помилки і результат невірний;
• 10-30 % від мкб – зроблена невдала спроба розв’язати задачу і записано одна або кілька правильних формул, що мають відношення до даної задачі;
• 0 балів – жодна з записаних формул не має відношення до даної задачі, або студент навіть не зробив спроби розв’язати запропоновану задачу.
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: Анісімов І.О. Коливання та хвилі. - К.: Академпрес, 2003.
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).
Коливання і хвилі (курсова робота)
Спеціальність: Прикладна фізика та наноматеріали
Код дисципліни: 6.105.00.O.031
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Прикладна фізика і наноматеріалознавство
Лектор: Когут Зіновій Олександрович
Семестр: 5 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
ІНТ. Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі прикладної фізики та наноматеріалів або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів прикладної фізики, і характеризуються комплексністю та невизначеністю умов.
загальні компетентності:
ЗК5. Набуття гнучкого способу мислення, який дає можливість зрозуміти й розв’язати проблеми та задачі, зберігаючи при цьому критичне відношення до усталених наукових концепцій;
ЗК6. Уміння розв’язувати поставлені задачі та приймати відповідні обґрунтовані рішення;
ЗК9. Знання та розуміння предметної області та розуміння фаху;
фахові компетентності:
ФК2. Знання і розуміння сучасних наукових теорій і методів, та вміння їх ефективно застосовувати для синтезу та аналізу наноматеріалів та вирішення задач прикладної фізики.
Результати навчання: розуміти природу і сутність явищ, пов'язаних з коливними процесами та поширенням хвиль в різних середовищах;
проводити аналіз даних процесів з використанням як аналітичного апарату, так і числових методів.
застосовувати набуті знання на практичному моделюванні і аналізі коливних процесів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Загальна фізика. Механіка.
Теоретична механіка та механіка суцільного середовища
Загальна фізика. Електрика і магнетизм
Короткий зміст навчальної програми: «Коливні системи з одним та багатьма ступенями вільності», «Коливні системи з розподіленими параметрами», "Моделювання та аналіз коливальних систем з дисипаціями енергій, періодичних зовнішніх сил різного типу, ланцюгові та мережеві коливні системи"
Опис: Виконання студентом курсової робити.
Методи та критерії оцінювання: Оцінювання курсової роботи по частинах:
1. Створення програмної моделі для опису коливальної системи (20 балів);
2. Аналіз отриманого графічного та розрахункового матеріалу та оформлення роботи (60 балів);
3. Захист презентації курсової роботи (20 балів).
Критерії оцінювання результатів навчання: Порядок та критерії виставляння балів та оцінок:
Оцінка курсової роботи здійснюється за 100-бальною шкалою, яка складається з двох частин: 1) виконання курсової роботи (до 70 балів) і 2) захисту (до 30 балів).
Оцінка « відмінно» (88-100 балів) ставиться, якщо студент:
1) показав глибокі теоретичні знання тієї дисципліни, з якої виконана курсова роботи;
2) оволодів первинними навиками дослідної роботи: збирати дані, аналізувати, творчо осмислювати, формулювати висновки;
3) дає свої пропозиції і рекомендації з предмету дослідження;
4) виконав роботу грамотно літературною українською мовою;
5) оформив роботу у відповідності до вимог і подав її до захисту у визначений кафедрою термін;
6) на захисті продемонстрував глибокі знання теми дослідження, тверде і впевнено відповів на запитання членів комісії.
Оцінка « добре» (71-87 балів) ставиться, якщо студент:
1) показав досить високі теоретичні знання тієї дисципліни, з якої виконана курсова роботи;
2) оволодів первинними навиками дослідної роботи: збирати дані, аналізувати, осмислювати їх, формулювати висновки, але не завжди критично ставиться до використаних джерел та літератури;
3) дає свої пропозиції і рекомендації з предмету дослідження, однак відчуває труднощі щодо їх обґрунтування; 4) виконав роботу грамотно літературною українською мовою, але допустив нечисленні граматичні та стилістичні помилки;
5) оформив роботу у відповідності до вимог і подав її до захисту у визначений кафедрою термін;
6) на захисті продемонстрував добрі знання з теми дослідження, відповів на запитання членів комісії;
Оцінка « задовільно» (50-70 балів) ставиться, якщо студент:
1) показав достатні теоретичні знання з тієї дисципліни (дисциплін), з якої виконується дана робота;
2) в основному оволодів первинними навиками дослідної роботи: збирати дані, аналізувати, осмислювати їх, формулювати висновки, однак допускає в роботі порушення принципів логічного і послідовного викладу матеріалу, мають місце окремі фактичні помилки і неточності;
3) не може сформулювати пропозиції і рекомендації з теми дослідження, або обґрунтувати їх;
4) допускає помилки в оформленні роботи та її науководовідкового апарату;
5) допускає численні граматичні та стилістичні помилки;
6) на захисті продемонстрував задовільні знання з теми дослідження, але не зумів впевнено й чітко відповісти на додаткові запитання членів комісії;
Оцінка «незадовільно» (менше 50 балів) ставиться в тому разі, якщо на захисті студент проявив повне незнання досліджуваної проблеми, не зумів задовільно відповісти на поставлені питання, що свідчить про несамостійне виконання курсової роботи.
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: -
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).