Physics I

General

• Code: ΠΛΥ01021
• Semester: 1st
• Study Level: Undergraduate
• Course type: General Background
• Teaching and exams language: Greek
• Teaching Methods (Hours/Week): Lectures (2) / Practice Exercises (1) / Laboratory Exercises (1)
• ECTS Units: 5
• Course homepage: http://teachers.cm.ihu.gr/chilas/bsp.htm
• Instructors: Athanasiou Michail
• Class Schedule:
  • Tue 16:00 - 18:00: Θ (302)
  • Thu 14:00 - 16:00: Θ (302)

Course Contents

The course is an introduction to the principles and tools of the scientific method, and also presents the evolution of ideas in electricity and magnetism, acting as an introductory course on both.

• Inquiry of knowledge. Elements of the scientific method. The role of theory. Publicising the research findings, the role of the scientist, the editor and the reviewers.
• Physics and Measurements. Standards of Length, Mass, and time. Dimensional analysis. Conversion of Units. Estimates and Order-of-Magnitude Calculations. Significant Figures. Errors.
• Vectors. Coordinate Systems. Vector and Scalar Quantities. Some Properties of Vectors. Components of a Vector and Unit Vectors. Vector addition, substraction, multiplication.
• Electric Fields: properties of Electric Charges. Coulomb’s Law. Gauss’s Law: Electric Flux. Application of Gauss’s Law.
• Electric Potential: Electric Potential and Potential Difference. Applications of Electrostatics Capacitance and Dielectrics.  Electric Current and Resistance. Superconductors. Electrical Power
• Direct Currents Circuits: Electromotive Force. Kirchhoff’s Rules. RC Circuits.
• Magnetic Fields. Analysis Model. Particle in a Field (Magnetic). Magnetic Force Acting on a Current-Carrying Conductor. The Hall Effect.
  Sources of Magnetic Fields. The Biot–Savart Law. Ampère’s Law. The Magnetic Field of a Solenoid. Gauss’s Law in Magnetism. Magnetism in Matter.

Educational Goals

Ο σκοπός του μαθήματος είναι η εισαγωγή των φοιτητών στις μεθόδους απόκτησης γνώσης με έμφαση στις μεθόδους και τα εργαλεία της επιστημονικής μεθόδου. Γίνεται συζήτηση για την παρατήρηση ή/και τον προσδιορισμό του προβλήματος, τη διαμόρφωση της ερευνητικής υπόθεσης, το σχεδιασμό και τη διεξαγωγή πειραμάτων, την ανάλυση των δεδομένων και τον έλεγχο της υπόθεσης καθώς και την κοινοποίηση των αποτελεσμάτων της έρευνας. Οι φοιτητές μαθαίνουν τα πλεονεκτήματα της Επιστημονικής μεθόδου, τα χαρακτηριστικά της επιστημονικής προσέγγισης, τους στόχους της επιστήμης, τον ρόλο της θεωρίας και τον ρόλο του Επιστήμονα.

Επίσης, στα πλαίσια του μαθήματος οι φοιτητές εισάγονται στη διαδικασία των πειραματικών μετρήσεων, τα συστήματα και τα πρότυπα μετρήσεων, στην έννοια της αβεβαιότητας στην μέτρηση, του σφάλματος και της διάδοσης σφαλμάτων, καθώς και στις στατιστικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων (π.χ. παλινδρόμηση).

Χρησιμοποιούνται παραδείγματα από τον Ηλεκτρισμό και τον Μαγνητισμό για να αναδειχθεί η πορεία της επιστημονικής σκέψης, η εξέλιξη των ιδεών στη Φυσική, η πειραματική παρατήρηση φαινομένων και επαλήθευση και η μαθηματική διατύπωση των θεωριών.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση :

• Να γνωρίζει και να εξηγεί τις θεμελιώδεις αρχές της επιστημονικής σκέψης.
• Να διεξάγει πειράματα και να ελέγχει επιστημονικές υποθέσεις.
• Να διακρίνει τους κύριους τύπους σφαλμάτων στις μετρήσεις, τους τρόπους απομόνωσής τους και τις τεχνικές αξιολόγησής τους.
• Να γνωρίζει και να μπορεί να χειριστεί με ευχέρεια πρότυπα μετρήσεων και συστήματα μονάδων.
• Να μπορεί να ανακοινώσει τα αποτελέσματα ενός πειράματος με την απλή μορφή μιας εργαστηριακής αναφοράς.
• Να γνωρίζει και να μπορεί να αξιοποιήσει τις παραπάνω γνώσεις για την επίλυση προβλημάτων στον Ηλεκτρισμό και τον Μαγνητισμό.

General Skills

• Ομαδική Εργασία.
• Αυτόνομη Εργασία.
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.
• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών.

Teaching Methods

• Θεωρητική από έδρας διδασκαλία με συζήτηση και ενεργή συμμετοχή των φοιτητών.
• Επίλυση προβλημάτων στον πίνακα.

Use of ICT means

• Υποστήριξη Μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ιστοσελίδας του μαθήματος.
• Ηλεκτρονικές Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης.

Teaching Organization

Students Evaluation

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται από τον βαθμό του θεωρητικού μέρους (από γραπτή τελική εξέταση) καθώς και από εργασίες που ανατίθενται στους φοιτητές και αξιολόγηση των εργαστηριακών δεξιοτήτων τους. Απαραίτητη προϋπόθεση για τη συμμετοχή στην τελική εξέταση είναι η επιτυχής απόκριση στην εργαστηριακή συνιστώσα του μαθήματος.

Η γραπτή τελική εξέταση του θεωρητικού μέρους περιλαμβάνει:

• Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής.
• Επίλυση προβλημάτων εφαρμογής των γνώσεων που αποκτήθηκαν.
• Ερωτήσεις σύντομης απάντησης.
• Συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας.

Recommended Bibliography

1. Φυσική Τόμος 2, Halliday,Resnick, Krane, Έκδ 4η, Επιστημονικές Και Τεχνολογικές Εκδόσεις Α.Γ.Πνευματικός, 2009.
2. Πανεπιστημιακή Φυσική, Β’ Τόμος, Young and Freedman. 2η Έκδ, Εκδόσεις Παπαζήση, 2010.
3. Φυσική για Επιστήμονες Και Μηχανικούς: Ηλεκτρισμός και Μαγνητισμός, Φως Και Οπτικη, Σύγχρονη Φυσική, Raymond A. Serway, John W. Jewett , 8η Αμερ., Εκδόσεις Κλειδάριθμος ΕΠΕ, 2013.
4. Larry B. Christensen, Η πειραματική μέθοδος στην επιστημονική έρευνα, επιμέλεια: Μπετίνα Ντάβου, Εκδόσεις Παπαζήση, 2007 – Πηγές στο διαδίκτυο.

Πηγές στο Διαδίκτυο:

1. Μ. Πηλακούτα, Μετρήσεις – Αβεβαιότητα μετρήσεων. ΤΕΙ Πειραιά.
   http://ikaros.teipir.gr/phyche/Subjects/Varsamis/ergastiria/askisi_1.pdf
2. Χρήστος Τρικαλινός, Εισαγωγή στη Θεωρία Σφαλμάτων, Τμήμα Φυσικής ΕΚΠΑ.
   http://physlab.phys.uoa.gr/misc/errors/errors.pdf
3. Δημήτρης Κουγιουμτζής, Αβεβαιότητα και σφάλμα μέτρησης, Τμήμα Φυσικής ΑΠΘ.
   http://users.auth.gr/dkugiu/Teach/DataAnalysis/Chp4.pdf