Teknillinen mekaniikka (5 op)

Arviointiasteikko

H-5

Sisällön jaksotus

Viikko 38 Perjantai 21.9.2018 klo. 13-15
Opintojakson vapaaehtoinen avaustilaisuus TUAMK Sepänkatu 1 luokkahuone L301. Käsitellään OPTIMA kansiossa OHJEISTUS olevat toteutuksen yleisperiaatteet ja tutustutaan kansiossa KURSSIN SISÄLTÖ olevaan ensimmäiseen verkkosessioon "Peruslait" ja tehtävien palauttamiseen OPISKELIJAKANSIOON.
Viikko 39 Newtonin peruslait, voiman komponentit ja voimien yhteenlasku
Viikko 40 Voiman momentti, voimapari, voimasysteemin dynami
Viikko 41 Painopiste, viivakuorma
Viikko 42 Partikkelin ja nivelpisteen tasapaino, hitausvoiman vaikutus
Viikko 43 Tasokappaleen tasapaino
Viikko 44 Kitkatasapaino ja 3D tasapaino
Viikko 45 Dynaaminen tasapaino
Viikko 46 Kokoonpanon osien tasapaino, palkkirakenteet, nivelmekanismit, ristikot
Viikko 47 Rasituskuviot ja niiden käyttö lujuuslaskennassa
Viikko 48 Loppukoe
Opintojakson loppukoe Perjantaina 30.11.2018 klo. 13-15.30 TUAMK Sepänkatu 1 luokkahuone L301. Pitkämatkalaisille etätenttinä OPTIMASSA samaan aikaan..

Tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on oppia analysoimaan rakenteiden ja laitteiden tasapainon pysyvyyttä. Statiikan osiossa keskeisenä tavoitteena on määrittää rakenteen ulkoiseen tuentaan liittyvät staattiset voimat ja momentit. Tehtävänä on myös analysoida rakenteen sisäisten nivelpisteiden voimia ja mekanismien välityssuhteesta aiheutuvia voimavaikutuksia. Dynamiikan osiossa käsitellään liiketilan kiihdyttämiseen tai hidastamiseen tarvittavia voimia ja momentteja ja niiden vaikutusta ns. dynaamiseen tasapainoon. Kiihtyvyyksistä aiheutuvat voimavaikutukset otetaan huomioon ns. hitausvoimaperiaatteella.

Sisältö

- Newtonin mekaniikan peruslait
- Voiman komponentit ja voimien yhteenlasku
- Voiman momentti ja voimapari
- Staattisesti samanarvoiset voimasysteemit
- Painopiste, pintakeskiö ja jakautuneet kuormitukset
- Massapisteen staattinen tasapaino
- Tasokappaleen staattinen tasapaino
- Palkkirakenteiden, nivelmekanismien ja ristikoiden tasapaino
- Partikkelin liikkeen tasapaino
- Tasokappaleen translaation voimavaikutukset

Oppimateriaalit

Tausta-aineisto
1) Salmi Tapio: Teknillisen mekaniikan perusteet. Pressus OY. Tampere 2000 .
2) Valtanen Esko: Matemaattisia kaavoja ja taulukoita. Genesis-Kirjat Oy. Keuruu 2013.
3) Oppimisalustan materiaali: Oppimissessioiden teoriaosioissa tuetaan oppimista erilaisilla täydentävillä linkeillä ja sovellusesimerkeillä. Osa esimerkeistä voi olla melko vaativia, jolloin tarkoituksena on monipuolistaa ja syventää teorian ymmärtämistä. Tenttitehtävät kuitenkin vastaavat opintojakson harjoitustehtävien tasoa.
Jos avustaja-linkkejä ei otetata huomioon, on verkko-oppimateriaalin sivumäärä A4 arkeiksi purettuna verrattain suppea verrattuna alan painotuotteisiin, eikä verkko-oppimateriaalin tavoitteena ole korvata kokonaisuudessaan alan oppi-, käsi- tai taulukkokirjoja. Materiaalin tavoitteena on antaa perusosaaminen oppiaineen ongelmien ratkaisuun ja kehittää opiskelijalle valmiuksia tarvittaessa laajentaa osaamistaan alueella. Opintojakson kaikki tehtävät pystytään kuitenkin suorittamaan pelkästään tätä verkkomateriaalia käyttäen.
Joissakin oppimateriaalin esimerkeissä on käytetty myös Mathcad ohjelman grafiikka- ja muita erityisominaisuuksia sekä myös FEM (Finite Element Method) -ratkaisuja havainnollistamaan tehtävien asettelua.. Ohjelmien käytön erityisopettelu ei kuitenkaan kuulu tämän opintojakson piiriin. Ohjelmien rooli tässä opintojaksossa on toimia lähinnä kirjoitusalustana ja "taskulaskimen korvikkeena" sekä olla myös korostamassa sitä, että tasapainoyhtälöiden hallitseminen on tärkeää myös rakenteiden lujuuslaskennan ja muun mekaniikkasuunnittelun näkökulmasta.
.

Opetusmenetelmät

Opintojakso etenee viikoittain avautuvina verkkosessioina. Verkkosessioissa on aiheeseen liittyvä perusteoriaosuus, johon on linkitetty vaativampaan käyttöön teorianlaajennuksia ja laaja esimerkkiratkaisujen osuus. Esimerkkejä on sekä video- että pdf-versioina.
Kullekin viikolle on OPTIMASSA avattu harjoitustehtäviä, joita suorittamalla opiskelija saa määrästä riippuen tenttioikeuden ja arvosanaa korottavia pohjapisteitä. Harjoitustehtäviin on linkitetty nettiavustaja, joka antaa peruslähtökohdat tehtävän ratkaisuun ja jonka avulla opiskelija voi interaktiivisesti reflektoida suoritustaan.Tehtäväasettelun ymmärtämiseksi on useissa tehtävissä myös videoilla simuloitu rakenteen mekaanista käyttäytymistä.Harjoitustehtäviä voi suorittaa 1-4 hengen ryhmissä. Harjoitustehtävät palautetaan kullekin "ryhmälle" OPTIMASSA avattuun palautuskansioon: Opiskelijoita jotka haluavat palauttaa tehtäviä 2 - 4 henkilönryhmäkansioon pyydetään ilmoittamaan opettajalle (tero.oberg@turkuamk.fi) ryhmään kuuluvat henkilöt..

Pedagogiset toimintatavat ja kestävä kehitys

Opintojakson viitekehyksenä on oppimisaihioiden (Learning Object) pedagogiikka, jossa teoria, esimerkit ja oppimistehtävät esitetään .digitaalisilla oppimisaihioilla.
Opintojakson harjoituksiin on linkitetty avustaja Mathcad Prime ohjelmaan. Tarkoituksena on, että opiskelija voi suoraan jatkaa tehtävän ratkaisua näille Matcad pohjille.. Pohjien käyttö tulee mahdolliseksi, jos opiskelija installoi omaan koneeseensa Mathcad.fi sivustolta ohjelman opiskelijaversion. Matcadin peruskäyttö on ohjeistettu kurssin verkkomateriaalissa. Mathcadin käyttö ei kuitenkaan ole välttämätön ehto opintojaksosta suoriutumiseen, koska tehtävien Matcad avustajasta on tehtäviin linkitetty myös avustajan Pdf versio , joka mahdollistaa avustajan hyödyntämisen muita ohjelmia tai ruutupaperia käytettäessä. Riippumatta siitä millä työvälineillä ratkaisuja tehdään, tulisi ne lopuksi skannata/konvertoida pdf-formaattiin ja siirtää palautuskansioon.

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Harjoitustehtäviä varten on Oppimisalustalle perustettu ryhmä/yksilökansioita. Tenttioikeus kansion haltijoille syntyy, kun yli 40 % annetuista tehtävistä on palautettu kansioon. Suoritus 40-60% antaa yhden bonuspisteen kokeeseen ja suoritus 60-80% kaksi bonuspistettä ja suoritus yli 80% kolme bonuspistettä. .
Teknillisen mekaniikan opintojakso suoritetaan loppukokeella, jossa on harjoituspisteiden lisäksi jaossa 18 pistettä. Yhteispistemäärä 6 on rajana arvosanalle 1 ja yhteispistemäärä 18 on rajana arvosanalle 5.

Lisätiedot

Lähtökohtaisesti oletetaan, että opiskelijalla on perustiedot alempien kouluasteiden matematiikasta ja fysiikasta. Mekaniiikan kannalta on keskeistä hallita yhtälöiden ja yhtälöryhmien ratkaisu, trigonometriset funktiot sekä suureiden laatumuunnokset, ja niihin saa ohjeistusta myös verkko-opetus materiaalista.
Opintojakson voi suorittaa perinteisesti kynää, paperia ja laskinta käyttäen. Verkko-opetusmateriaalissa on kuitenkin ohjeistettu ja suositeltu myös Mathcad ohjelman käyttöä. Ohjelmaa käytettäessä vältytään mm. laskentatarkkuuden ja laatumuunnosten aiheuttamista virheistä ja ratkaisujen korjaaminen on nopeaa ja siistiä. Harjaantuminen ohjelman käyttöön on hyödyllistä myös myöhempiä insinööriopintoja ajatellen.