Insinöörifysiikka ja fysikaalinen tutkimus (5 op)

Arviointiasteikko

H-5

Sisällön jaksotus

Insinöörifysiikka:
Opintojaksolla käsiteltävät sisällöt, oppikirjan otsikoiden mukaisesti, seuraavassa järjestyksessä:
- Lämpötila ja sen muuttuminen: Lämpötila ja sen mittaaminen. Kiinteiden aineiden ja nesteiden lämpölaajeneminen.
- Lämpöenergia: Lämpömäärä ja sisäenergia. Lämpökapasiteetti ja ominaislämpökapasiteetti. Olomuodon muutokset. Kalorimetria.
- Lämpöenergian siirtyminen: Konvektio. Johtuminen. Säteily.
- Sähköstatiikka: Sähkövaraus. Coulombin laki. Sähkökenttä. Gaussin laki. Potentiaali.
- Magneettikenttä: Magneettikenttä ja liikkuva varaus. Sähkövirran magneettikenttä.
Fysikaalinen tutkimus:
Opintojaksolla käsiteltävät sisällöt, seuraavassa järjestyksessä:
- Perehdyttäminen laboratoriotyöskentelyyn fysiikan laboratoriossa
- Työturvallisuus fysiikan laboratoriossa
- Yhteinen laboratoriotyö: mittauslaitteet, mittauksen tarkkuus, mittaustulosten esittäminen ja arviointi. Tutkimusraportti.
- Fysikaaliset perusmittaukset ja -mittauslaitteet

Tavoitteet

Opintojakso tarjoaa viitekehyksen, jonka puitteissa opiskelijalle annetaan mahdollisuus osata fysiikan keskeisiä perusteita sekä tekniikalle ominaisia toimintatapoja:
- Hyödyntää Kansainvälistä suure- ja mittayksikköjärjestelmää teknisen tiedon tulkinnassa ja selittämisessä.
- Tulkita ja ratkaista suureyhtälöitä sekä niiden tuloksia ja suureiden muutoksia sekä niiden vaikutuksia.
- Selittää suureiden riippuvuuksia toisistaan määrittelemällä uusia suureita ja tulkitsemalla luonnonilmiöitä.
- Arvioida käytettävien fysikaalisten ja teknisten käsitteiden ja menetelmien pätevyys- ja sovellusalueita.
- Yleistää fysikaaliset peruskäsitteet, -periaatteet sekä -vuorovaikutukset ja säilymisperiaatteet kaikkia fysikaalisia ilmiöitä yhdistäviksi tekijöiksi.

Sisältö

Mekaniikka, termofysiikka, sähkö- ja magnetismi, värähdysliike
- Jäykän kappaleen pyörimisliike
- Nesteiden ja kaasujen mekaniikka
- Lämpötila ja sen muuttuminen
- Lämpöenergia
- Lämpöenergian siirtyminen
- Sähkostatiikka
- Magneettikenttä
- Sähkömagneettinen induktio
- Värähdysliike

Oppimateriaalit

Insinöörifysiikka:
INKINEN, Pentti, Jukka Tuohi. Momentti 1, insinöörifysiikka. Kustannusosakeyhtiö Otava.
INKINEN, Pentti, Reijo Manninen, Jukka Tuohi. Momentti 2, insinöörifysiikka. Kustannusosakeyhtiö Otava.
Lisäksi suositellaan: Kaavasto- ja taulukkokirjat, SFS Online.
Fysikaalinen tutkimus:
Työohjeiden lisäksi suositellaan:
INKINEN, Pentti, Jukka Tuohi. Momentti 1, insinöörifysiikka. Kustannusosakeyhtiö Otava.
INKINEN, Pentti, Reijo Manninen, Jukka Tuohi. Momentti 2, insinöörifysiikka. Kustannusosakeyhtiö Otava.
Kaavasto- ja taulukkokirjat, SFS Online.

Opetusmenetelmät

Insinöörifysiikka:
Lähiopetuksessa käsitellään opintojakson sisältöön liittyviä keskeisiä perusteita ja toimintatapoja sekä tavoitteisiin liittyviä tiimitehtäviä ja niiden esityksiä.
Fysikaalinen tutkimus:
Opintojakso sisältää fysikaalisiin perusmittauksiin liittyvää laboratoriotyöskentelyä tiimeissä sekä perehtymistä mittauslaitteisiin, mittaukseen ja mittaustuloksiin.

Pedagogiset toimintatavat ja kestävä kehitys

Lähiopetus, tiimitehtävät, Optima.

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Toteutus ECTS mukaisesti.
Insinöörifysiikka:
Opiskelija käyttää aikaa sisällön läpikäyntiin sekä tiimitehtävien ratkaisuun ja esittämiseen.
Fysikaalinen tutkimus:
Opiskelija käyttää aikaa sisällön läpikäyntiin, laboratoriotyöskentelyn suunnitteluun ja toteuttamiseen sekä raportointiin.

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Insinöörifysiikka:
Opiskelijan osaamista arvioidaan opiskelijatiimien saamien tiimitehtävien avulla. Tiimitehtävistä tehdään yksilö- ja tiimiarviointi. Opiskelijan yksilöarviointi tapahtuu vertaisarviointina ja opiskelijatiimin tiimiarvioinnin tekee opettaja. Opiskelija saa tiimiarvioinnin, kun opiskelijan saama yksilöarvioinnin arvosana on hyväksytty. Opiskelija saa yksilöarvioinnin, kun tiimin saama tiimiarvioinnin arvosana on hyväksytty.
Opintojakson arvosana muodostuu opiskelijan saaman yksilöarvosanan ja opiskelijatiimin saaman tiimiarvosanan painotettuna keskiarvona.
Fysikaalinen tutkimus:
Opiskelijan osaamista arvioidaan laboratoriotiimitehtävien ja työselostusten perusteella. Opintojakson arvosana muodostuu opiskelijatiimin tutkimusraportista saaman arvosanan ja sitä korottavien tai laskevien laboratoriotiimitehtävien arviointien perusteella.
Jokainen kokonaan tai osittain suorittamaton työ alentaa Fysikaalisen tutkimuksen arvosanaa yhdellä numerolla.
Opintojakson kokonaisarvosana muodostetaan Insinöörifysiikan ja Fysikaalisen tutkimuksen laajuuksien mukaan painotettuna keskiarvona.