Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Οι φοιτητές εισάγονται σε θέματα της κυματικής, της ρευστομηχανικής και της θερμοδυναμικής. Ειδικότερα, θα αντιμετωπίσουν θέματα μηχανικών κυμάνσεων όπως τα εγκάρσια κύματα σε ελαστική χορδή και διαμήκη ηχητικά κύματα σε ρευστά. Θα εξοικειωθούν με παραδείγματα εφαρμογής της αρχής της επαλληλίας και της επίδρασης των χαρακτηριστικών του μέσου στην ταχύτητα διάδοσης των κυμάτων. Οι φοιτητές, επίσης, θα εξοικειωθούν με βασικές ιδιότητες των ρευστών (πίεση, πυκνότητα, άνωση) καθώς και με βασικές αρχές που διέπουν τη συμπεριφορά τους και στις οποίες στηρίζονται πρακτικές εφαρμογές. Πέραν των ιδιοτήτων και αρχών που διέπουν τη συμπεριφορά των ρευστών σε συνθήκες ισορροπίας, οι φοιτητές θα εξοικειωθούν και με τις δυνάμεις συνοχής και συνάφειας στα ρευστά και με νόμους που διέπουν τη ροή τους. Τέλος, οι φοιτητές εισάγονται στο περιεχόμενο των όρων της θερμοδυναμικής μέσω της αντιμετώπισης των νόμων του ιδανικού αερίου και των θερμικών μηχανών, εξοικειώνονται με τις βασικές έννοιες και τους νόμους της κλασσικής θερμοδυναμικής, και αποκτούν αρχική εμπειρία της μοντελοποίησης στην ανάλυση των φυσικών προβλήματων. Διδάσκονται επίσης στοιχεία κινητικής θεωρίας των αερίων.
Περιεχόμενο Μαθήματος
Κυματική
Κύματα σε ελαστικά μέσα: Βασικές έννοιες κύματος, παραγωγή κυματικής εξίσωσης, αρμονικά κύματα. Χαρακτηριστικά μηχανικών κυμάτων, ενέργεια κύματος. Προβλήματα.
Διάδοση ελαστικών κυμάτων: Επαλληλία κυμάτων, ταχύτητα φάσεως και ομάδας. Στάσιμα κύματα, κανονικοί τρόποι, διακροτήματα. Προβλήματα.
Ηχητικά κύματα: Παραγωγή ηχητικών κυμάτων, εφαρμογές. Προβλήματα.
Μηχανική των ρευστών:
Ρευστά (αέρια και υγρά). Πίεση. Πυκνότητα. Ρευστά σε ισορροπία. Υδροστατική. Άνωση. Αρχή Pascal. Αρχή Αρχιμήδη. Προβλήματα.
Επιφανειακή τάση. Δυνάμεις συνεπαφής υγρού-στερεού. Τριχοειδή φαινόμενα. Ροή υγρών. Στρωτή ροή. Νόμος της συνέχειας. Νόμος Bernoulli. Τυρβώδης ροή. Ιξώδες. Προβλήματα.
Συνοπτικά για την παραμόρφωση στερεών. Προβλήματα.
Θερμοδυναμική:
Σύστημα, περιβάλλον, καταστατικές μεταβλητές, ισορροπία και μεταβολή. Θερμοκρασία και μηδενικός νόμος, κλίμακες θερμοκρασιών και θερμομετρικές ιδιότητες. Προβλήματα.
Πρώτος νόμος: θερμότητα και έργο, θερμοχωρητικότητα και θερμιδομετρία, μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας. Προβλήματα.
Νόμοι του ιδανικού αερίου εμπειρικά. Στοιχεία κινητικής θεωρίας. Κατανομή μοριακών ταχυτήτων. Πραγματικό αέριο. Μεταβολές του ιδανικού αερίου και κύκλοι, θερμικές μηχανές και απόδοση. Προβλήματα.
Δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος, κύκλος Carnot, εντροπία, ανισότητα Clausius. Γενίκευση 2ου νόμου. Ισορροπία συστημάτων. Προβλήματα.