Mekaniikka, lämpöoppi ja sähkökenttäLaajuus (3 op)

Osaamistavoitteet

Fysiikan opintojen tavoitteena on tuottaa niitä valmiuksia, joita automaatiotekniikan insinööriopiskelija ja valmistunut insinööri tarvitsee pystyäkseen omaksumaan koulutusalansa ammatillisia sisältöjä, hahmottamaan työtehtäviin liittyviä uusia ilmiöitä luonnontieteellisestä näkökulmasta lähtien, ymmärtämään oman alansa jo olemassa olevaa tekniikkaa sovelluksineen, soveltamaan luonnontieteellistä ajattelutapaa ongelmien ratkaisemiseen ja omaksumaan tekniikan alan muuttuvaa sekä uutta tietoa.

Opiskelija kehittää teknillis-tieteellistä ajattelutapaansa, osaa ilmiöiden luonnontieteellistä analyysiä sekä mekaniikan perusteorioiden soveltamista jäykän kappaleiden ja nesteiden sekä kaasujen liikkeisiin liittyen. Opiskelija ymmärtää lämpötilan ja lämpöenergian käsitteet sekä olomuotojen muutosprosessit. Opiskelija hallitsee ja ymmärtää sähkökentän ja väliaineen sähköisten ominaisuuksien ja kapasitiivisen kytkennän käsitteet.

Opiskelija tuntee oman alansa erilaisten laitteiden ja koneiden toimintaperiaatteiden taustalla olevia fysikaalisia lainalaisuuksia ja osaa esittää ongelmiin perusteltuja ratkaisuja.

Sisältö

1. Mekaniikka: Työ, energia ja teho. Impulssi, liikemäärä ja muuttuva massa. Jäykän kappaleen dynamiikka ja pyörimisliike. Statiikan perusteet. Kiinteän aineen ominaisuudet.
2. Lämpöoppi: Lämpötila ja lämpölaajeneminen. Aineen lämpöopilliset ominaisuudet, lämmön siirtyminen, lämmön johtuminen, lämmön konvektio, lämpösäteily, .
3. Kaasut ja höyryt, Ideaalikaasu, kylläiset höyryt, suhteellinen kosteus, pintajännitys, kapillaari-ilmiö, . .
4. Sähköoppi: Gaussin laki ja sähkökenttä, väliaine, sähköiset väliainetekijät, koaksiaalirakenne, sähköiset anturit, . . .

Esitietovaatimukset

Mekaniikan ja sähköopin perusteet

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1)

1. Hallitsee sekä ymmärtää mekaniikan, ilmiöiden perusteet insinöörisovelluksissa automaatiotekniikan osaamisalueella.
2. Hallitsee sekä ymmärtää lämpöopin ja olomuotojen perusteet insinöörisovelluksissa automaatiotekniikan osaamisalueella.
3. Hallitsee sekä ymmärtää kaasujen lämpöopin ja olomuotojen perusteet insinöörisovelluksissa automaatiotekniikan osaamisalueella.
4. Hallitsee sekä ymmärtää sähköisten ilmiöiden perusteet insinöörisovelluksissa automaatiotekniikan osaamisalueella, . .

Arviointikriteerit, hyvä (3)

1. Osaa soveltaa mekaniikan lainalaisuuksia dynamiikan kokonaisuuksiin. Ymmärtää eri mekaniikan ilmiöiden merkityksen automaatiotekniikan osaamisalueella.
2. Osaa soveltaa lämpöopin lainalaisuuksia ja ymmärtää olomuotojen muutosprosessit sekä energian siirtoihin liittyvät prosessit automaatiotekniikan osaamisalueella.
3. Osaa soveltaa tilanyhtälöä sekä ymmärtää kaasujen tilayhtälöiden merkityksen.
4. Osaa soveltaa Gaussin lakia sähkökentän jakaumien määrittämiseen erilaisissa sähköisissä sovelluksissa kuten koaksiaalikaapeli.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

1. Osaa soveltaa dynamiikan lainalaisuuksia suuriin kokonaisuuksiin. Osaa rakentaa monimutkaisiin rakenteisiin matemaattisia malleja.
2. Osaa soveltaa sujuvasti lämpöenergian kaavoja olomuodonmuutostilanteisiin sekä arvioimaan tuloksen mielekkyyttä. Osaa hallita useita lämpöenergiaan liittyviä prosesseja samanaikaisesti.
3. Osaa määritellä kaasujen tilanyhtälöön liittyviä prosesseja lämmönsiirtymiseen liittyviin ongelmiin.
4. Osaa soveltaa Gaussin lakia monimutkaisiin rakenteisiin. Pietsoresistiivisen venymäliuskaelementin toiminnan ymmärtäminen. Dielektrisen materiaalin vaikutus kapasitiivisessa rakenteessa.