Lämpöoppi, värähtely- ja aalto-oppi (5 op)

Arviointiasteikko

H-5

Tavoitteet

Opintojaksolla opitaan lämmön ja lämpötilan olemuksen ja tietämään lämpöenergiaan ja sen leviämiseen liittyvät keskeiset lainalaisuudet. Opit keskeiset värähdys- ja aaltoliikkeeseen liittyvät käsitteet ja ymmärrät värähtelyjen merkityksen koneissa ja laitteissa sekä ymmärrät sähkömagneettisen induktion (sinimuotoinen vaihtosähkö) värähdysliikkeenä. Opit käsittelemään ja raportoimaan laboratoriotöiden mittaustuloksia.

Kompetenssit: Oppimaan oppiminen, Eettisyys, Ennakoiva kehittäminen

Toteutustavat

Luennot, laskuharjoitukset, kotitehtävät, laboraatiot, raportointi

Sisältö

Lämmönmittaus ja lämpötila-asteikot, lämpölaajeneminen.
Resistanssin lämpötilariippuvuus.
Lämpöenergia ja lämmön siirtyminen johtumalla, konvektiolla ja säteilemällä.
Termodynaamiset koneet.
Pyörimisliike, momentti ja hitausmomentti
Värähdysliikkeen peruskäsitteet, yksinkertainen harmoninen värähtelijä, harmoninen jousi,matemaattinen heiluri, fysikaalinen heiluri
Aaltoliikkeen peruskäsitteitä, mekaaninen aaltoliike, aallon nopeus, aaltojen heijastuminen ja siirtyminen väliaineesta toiseen, aaltojen superpositio,etenevän aallon matemaattinen esitys, aaltoyhtälö.
Sähkömagneettinen aaltoliike.

Aika ja paikka

Verkko-opetuksessa oppimisympäristöinä ovat Moodle ja Zoom. Verkko-opetus tallennetaan. Laboratorioharjoitukset järjestetään lähiopetuksena (Tietokatu 1, Kemi).

Oppimateriaalit

Tarvittava oppimateriaali on saatavilla Moodlessa opintojakson työtilassa. Suositeltavaa kirjallisuutta: Insinöörin (AMK) Fysiikka osat 1 ja 2; Peltonen, Hautamäki; Lahden Teho-Opetus OY

Opetusmenetelmät

Verkko-opetus Zoom-ympäristössä, valmiit opetusvideot ja talleneet, lähijaksojen laboratorioharjoitukset ja niiden raportointi sekä itsenäisesti suoritettavat tehtävät. Verkko-oppitunneilla varmistetaan opintojakson aihepiirien perusasioiden hallinta teorian ja esimerkkien avulla. Lisäksi opiskelija saa tunneilla ohjausta tehtävien tekoon.
Aiheet on mahdollista opiskella itsenäisesti tallenteiden, esimerkkien ja harjoitustehtävien avulla.

Tenttien ajankohdat ja uusintamahdollisuudet

Kokeen/välikokeiden ajankohdat ja lukumäärä sovitaan opintojaksolla. Opintojakson uusintatenttiminen on mahdollista opintojakson toteutusta seuraavan lukukauden loppuun mennessä.

Toteutuksen valinnaiset suoritustavat

Opintojakson suoritus koostuu arvioitavista tehtävistä, laboratorioharjoituksista työselostuksineen ja kokeesta/välikokeista. Itsenäinen suoritus on mahdollinen.

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Opintojakson laajuus 5 op vastaa opiskelijan työmäärää n. 135 h

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1)

Opiskelija osaa käyttää lämpöopin ja värähdysliikkeiden perusmittalaitteita. Opiskelija osaa kertoa erilaisia lämpötila-asteikoita. Opiskelija osaa esitellä lämpölaajenemisen merkityksen koneissa ja laitteissa. Opiskelija osaa kertoa lämmön vaikutuksen resistanssiin. Opiskelija osaa kertoa värähtelyjen merkityksen koneissa ja laitteissa. Opiskelijan mittaustulosten käsittelyssä ja raportoinnissa on vielä puutteita ja virheitä.

Arviointikriteerit, hyvä (3)

Opiskelija osaa lämpöenergian ja sen leviämiseen liittyvät lainalaisuudet. Opiskelija osaa lämpösäteilyn. Opiskelija osaa kertoa lämpöpumpun toimintaperiaatteen.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Opiskelija osaa momentin ja hitausmomentin merkityksen kappaleiden liikkeeseen. Opiskelija osaa valon kahtaalaisen luonteen (aalto- ja hiukkasluonteen). Opiskelija osaa kertoa erilaisten heilurien periaatteet. Opiskelija ymmärtää sähkömagneettisen säteilyn värähdysliikkeenä ja osaa ratkaista sinimuotoisen vaihtosähkön suureita. Opiskelija osaa käsitellä mittaustuloksia ja raportoida niistä hyvällä suomen kielellä.

Esitietovaatimukset

Fysiikan perusteet