İSTANBUL GELİŞİM ÜNİVERSİTESİ DERS KATALOGU (COURSE CATALOGUE)

(1)

İSTANBUL GELİŞİM ÜNİVERSİTESİ

DERS KATALOGU (COURSE CATALOGUE)

Dersin Adı Course Name

Fizik III Physics III

Kodu/

(Code)

Yarıyılı

(Semester)

Kredisi

(Local Credits)

AKTS Kredisi

(ECTS Credits)

Ders Dağılımı, Saat/Hafta (Course Implementation, Hours/Week)

Ders (Theoretical)

Uygulama (Tutorial)

Laboratuar (Laboratory)

PHY453 6 5 6 5 - -

Bölüm / Program

(Department/Program)

Bilgisayar Mühendisliği, Elektik-Elektronik Mühendisliği, Endüstri Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği

Department of Computer Engineering, Department of Electrical And Electronics Engineering, Department of Industrial Engineering, Department of Civil Engineering, Department of Mechatronics Engineering

Dersin Türü

(Course Type)

Seçmeli (Elective)

Dersin Dili

(Course Language)

Türkçe/

Turkish Dersin Önkoşulları

(Course Prerequisites)

Yok (None) Dersin İçeriğe Göre

Kategorisi, %

(Course Category by Content, %)

Temel Bilim (Basic Sciences)

Temel Mühendislik (Engineering Science)

Mühendislik Tasarım (Engineering Design)

İnsan ve Toplum Bilim (General Education)

%100 %00 %00 %00

Dersin İçeriği

(Course Description)

Ders, termodinamik, dalga ve optik gibi fiziğin temel konularını içermektedir. Bu konuların mühendislikteki uygulamalarına yönelik örneklemesini yaparak termodinamiğin 0, 1. ve 2.

yasalarının, genleşmelerin ve ısı iletiminin mühendislikte ne kadar önemli olduğuna dair bilgiler vermek dersin içeriğinin bir kısmını oluşturur. Bunlara ilave olarak dalga, mekanik dalga ve ışık, ışığın yayılması, girişim, kırılma vb optik uygulamalar konuları da dersin içeriğinde yer almaktadır.

The course covers the basic topics of physics such as thermodynamics, waves and optics. Providing information on the importance the 0^th, 1^st and 2^nd laws of thermodynamics, the importance of the expansion and heat conduction in engineering by sampling these topics in engineering applications is a part of the content of the course.In addition to these, wave, mechanical wave and light, diffusion of light, interference, refraction etc. optical applications are included in the content of the course.

Dersin Amacı

(Course Objectives)

Bu dersin amacı, fiziğin temel konularından termodinamik, dalga mekaniği, ışık ve optik konularını öğretmek ve mühendislikteki uygulamaları ile örneklemek ve bilgiyi pekiştirmektir.

The aim of this course is to teach thermodynamics, wave mechanics, light and optics from the basic subjects of physics and to illustrate and reinforce the knowledge with applications in engineering.

Dersin Öğrenme Çıktıları

Bu dersi alan öğrenciler;

I. Termodinamiğin temel kavramları olan basınç, ısıl denge, sıcaklık, mol sayısı vb.

kavramları tanımlar.

II. Termodinamiğin sıfırıncı, birinci ve ikinci yasalarını ayrıntılı bir şekilde açıklar ve sonuçlarını tartışır.

III. Entropi kavramını yorumlar.

IV. Günlük hayatta karşılaştığı titreşim ve dalga hareketlerine örnekler verir.

V. Dalga hareketlerinin matematik ifadesini yazar ve dalga denkleminin matematiksel çözümünü bilir.

VI. Doppler Olayı ile ilgili örnekler verir.

VII. Işığın yapısı, özellikleri, madde ile etkileşmesinde oluşacak etkileri yorumlar.

VIII. Işığın yansıma ve kırılmasının günlük hayattaki uygulamalarına örnekler verir.

(2)

(Course Learning Outcomes)

The students who take the course will be able to;

I. Define the basic concepts of thermodynamics such as pressure, thermal equilibrium, temperature, number of moles, etc.

II. Describe the zeroth, first and second laws of thermodynamics in detail and discuss the results of them.

III. Interpret the concept of entropy.

IV. Give examples of the vibration and wave movements they encounter in daily life.

V. Write the mathematical expression of wave movements and know the mathematical solution of the wave equation.

VI. Give examples of Doppler Effect.

VII. Interpret the light properties and effects of light interaction with matter.

VIII. Give examples of applications of reflection and refraction of light in daily life.

Ders Kitabı

(Textbook)

“Sears & Zemansky’nin Üniversite Fiziği, Cilt” Hugh D. Young, Roger A.

Freedman, 14. Baskı, Pearson Publication

Diğer Kaynaklar

(Other References)

“Physics for Scientist and Engineers Fizik I” Serway, Beşinci Baskıdan çeviri, Palme Yayıncılıç

“Fen ve Mühendislik için Fizik”“Michael E. Brown, Scahaum’s Outlıne, 3.

Basımdan çeviri, Mc Graw Hill, Çev.: E.Yıldız, E. Kurt, H. Kurt, Nobel, 2014.

Ödevler ve Projeler

(Homework & Projects

Kullanılan ders kitabındaki bölüm sonu problemlerine ek olarak farklı kaynaklardan konularla ilişkili ödevler verilmektedir.

In addition to the end-of-section problems in the textbook used, related topics from different sources are given as homework.

Laboratuar Uygulamaları

(Laboratory Work)

Yok None

Bilgisayar Kullanımı

(Computer Use)

Yok None

Diğer Uygulamalar

(Other Activities)

Yok None

Başarı Değerlendirme

Sistemi

(Assessment Criteria)

Faaliyetler (Activities)

Sayısı (Quantity)

Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) Yıl İçi Sınavları

(Midterm Exams)

1 30

Kısa Sınavlar (Quizzes)

2 10

Ödevler (Homework)

2 10

Projeler (Projects)

Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Exam)

1 50

(3)

Ders Planı

Hafta Konular

Dersin Çıktıları 1

Sıcaklık ve Isı, Sıcaklık ve Isıl Denge, Termodinamiğin Sıfırıncı Yasası, Termometreler ve Sıcaklık

Ölçekleri, Gaz Termometreleri ve Kelvin Ölçeği, Kelvin Ölçeği ve Mutlak Sıcaklık

,

I 2

Isıl Genleşme, Doğrusal Genleşme, Hacimsel Genleşme, Suyun Isıl Genleşmesi, Isıl Gerilme, Isı

Miktarı, Özgül Isı, Molar Isı Sığası, Kalori Ölçümleri ve Faz Geçişleri, Faz Geçişleri, Isı Hesapları, Isı Aktarma Mekanizmaları, İletim, Isı Yayması (Taşınım), Işıma, Işıma ve Soğurma, Işımanın Uygulamaları, Işıma, İklim ve İklim Değişikliği

,

, ,

I,II

3

Maddenin Isıl Özellikleri, Durum (Hal) Denklemleri, İdeal Gaz Denklemi, van der Waals Denklemi, pV Diyagramları, Maddenin Moleküler Özellikleri, Moleküller ve Moleküller Arası Kuvvetler, Mol ve Avogadro Sayısı

I,II

4

İdeal Gazın Kinetik-Moleküler Modeli, Çarpışmalar ve Gaz Basıncı, Basınç ve Moleküler Kinetik Enerjiler, Molekül Süratleri, Moleküller Arası Çarpışmalar, Isı Sığaları, Gazların Isı Sığaları, Katıların Isı Sığaları, Moleküler Süratler, Maxwell-Boltzmann Dağılımı, Maddenin Halleri, pVT Yüzeyleri

,

I,II

5

Termodinamiğin Birinci Yasası, Termodinamik Sistemler, Termodinamikte Isı ve İşin İşaretleri, Hacim Değişiklikleri ile Yapılan İş, Termodinamik Durumlar Arası Yollar, Termodinamik Süreçte Yapılan İş, Bir Termodinamik Süreçte Sisteme Verilen Isı

Yasası

II

6

İç Enerji ve Termodinamiğin Birinci Yasası, Termodinamiğin Birinci Yasasını Anlamak, Döngüsel Süreçler ve Yalıtılmış Sistemler, Sonsuz Küçük Durum Değişimleri, Termodinamik Süreçlerin Türleri, Adyabatik Süreçler, Eşhacimli Süreçler, Eşbasınçlı Süreçler, Eşsıcaklıklı Süreçler, İdeal Gazın İç Enerjisi, Bir İdeal Gazın Isı Kapasiteleri, İdeal Gazlarda Cp-Cv İlişkisi, Isı sığalarının Oranı, İdeal Gazın Adyabatik Süreçleri, Adyabatik İdeal Gaz: V, T, p İlişkileri

II, III

7

Termodinamiğin İkinci Yasası, Termodinamik Süreçlerin Yönleri, Düzensizlik ve Termodinamik Süreçler, Isı Makineleri, Sıcak ve Soğuk Kaynaklar, Enerji Akışı Diyagramları ve Verimlilik, İçten Yanmalı Motorlar, Otto Çevrimi, Diesel Çevrimi, Soğutucular, Gerçekte Kullanılan Soğutucular, Termodinamiğin İkinci Yasası, İkinci Yasanın Yeniden İfade Edilişi, Carnot Çevrimi, Carnot Çevriminin Adımları, Carnot Soğutucusu, Carnot Çevrimi ve İkinci Yasa, Kelvin Sıcaklık Ölçeği, Entropi, Entropi ve Rasgelelik,

II, III

8

^{Ara Sınav}

9

Tersinir Süreçlerde Entropi, Çevrimsel Süreçlerde Entropi, Tersinir Olmayan Süreçlerde Entropi, Entropi ve İkinci Yasa, Entropinin Mikroskobik Yorumu, Entropiyi Hesaplama: Mikroskobik Durumlar, Mikroskobik Durumlar ve İkinci Yasa, Mekanik Dalgalar, Mekanik Dalga Çeşitleri, Periyodik Dalgalar, Periyodik Enine Dalgalar, Periyodik Boyuna Dalgalar, Dalganın Matematiksel Tanımı, Bir Sinüsoidal Dalga için Dalga Fonksiyonu, Dalga Fonksiyonunun Grafiğini Çizmek, Dalga Fonksiyonu Üzerine Ek Bilgi, Sinüsoidal Dalgada Parçacık Hızı ve İvmesi

III , IV,V

10

Enine Dalganın Sürati, Bir İpte Dalga Sürati: Birinci Yöntem, Bir İpteki Dalga Sürati: İkinci Yöntem , Mekanik Dalgaların Sürati, Dalga Hareketinde Enerji, Dalga Şiddeti, Dalga Girişimi,Sınır Koşulları ve Üst Üste Binme, Üst Üste Binme İlkesi, Bir İp Üzerinde Duran Dalgalar, Telin Normal Kipleri, Karmaşık Duran Dalgalar, Duran Dalgalar ve Telli Çalgılar

IV, V

11

Ses ve İşitme, Ses Dalgaları, Basınç Dalgalanması Olarak Ses Dalgaları, Ses Dalgalarının Algılanışı, Ses Dalgalarının Sürati, Sesin Akışkan İçindeki Sürati, Sesin Katı İçindeki Sürati, Sesin Gaz İçindeki Sürati, Sesin Şiddeti, Desibel Ölçeği, Duran Ses Dalgaları ve Normal Kipler, Borulu Org ve Nefesli Çalgılar

IV, V

12

Çınlanım (Rezonans) ve Ses, Dalgaların Girişimi, Vurular, Doppler Olayı, Hareketli Gözlemci ve Durağan Kaynak, Hareketli Kaynak ve Hareketli Dinleyici, Elektromanyetik Dalgalarda Doppler Olayı, Şok Dalgaları

IV,V, VI

13

Işığın Doğası ve Yayılması, Işığın Doğası, Işığın İkili Doğası (Yapısı), Dalgalar, Dalga Cepheleri ve Işınlar, Yansıma ve Kırılma, Yansıma ve Kırılma Yasaları, Kırılma İndisi ve Işığın Dalga Hali, Tam Yansıma, Tam Yansımanın Uygulamaları

VII, VIII

14

Dispersiyon, Gökkuşağı, Kutuplanma, Filtreler, Filtrelerin Kullanımı, Yansıma ile Kutuplanma, Dairesel ve Eliptik Kutuplanma, Fotoelastisite, Işığın Saçılması, Huygens İlkesi, Yansıma ve Huygens İlkesi, Kırılma ve Huygens İlkesi

VII, VIII

(4)

Course Plan

Weeks Topics

Course Outcomes 1

Temperature and Heat, Temperature and Thermal Equilibrium, The Zeroth Law of

Thermodynamics, Thermometers and Temperature Scales, Gas Thermometers and the Kelvin Scale, The Kelvin scale and absolute Temperature

I

2

Thermal Expansion, Linear Expansion, Volume Expansion, Thermal Expansion of Water, Thermal Stress, Quantity of Heat, Specific Heat, Molar Heat Capacity, Calorimetry and Phase Change, Phase Changes, Heat Calculations, Mechanisms of Heat Transfer, Conduction, Convection, Radiation, Radiation and Absorption, Applications of Radiation, Radiation, Climate, and Climate Change

I,II

3

Thermal Properties of Matter, Equations of State, The Ideal-Gas Equation, The Van Der Waals Equation, pV-Diagrams, Molecular Properties of Matter, Molecules and Intermolecular Forces, Moles and Avogadro’s Number

I,II

4

Kinetic-Molecular Model of an Ideal Gas, Collisions and Gas Pressure, Pressure and Molecular Kinetic Energies, Molecular Speeds, Collisions Between Molecules, Heat Capacities, Heat Capacities of Gases, Heat Capacities of Solids , Molecular Speeds, The Maxwell–Boltzmann Distribution , Phases of Matter, pVT-Surfaces

I,II

5

The First Law of Thermodynamics, Thermodynamic Systems, Signs for Heat and Work in Thermodynamics, Work Done During Volume Changes, Paths Between Thermodynamic States, Work Done in a Thermodynamic Process, Heat Added in a Thermodynamic Process

II

6

Internal Energy and the First Law of Thermodynamics, Understanding the First Law of Thermodynamics, Cyclic Processes and Isolated Systems, Infinitesimal Changes of State, Kinds of Thermodynamic Processes, Adiabatic Process , Isochoric Process , Isobaric Process, Isothermal Process, Internal Energy of an Ideal Gas, Heat Capacities of an Ideal Gas, Relating Cp and Cv for an Ideal Gas, The Ratio of Heat Capacities, Adiabatic Processes for an Ideal Gas, Adiabatic Ideal Gas: Relating V, T, and P

II, III

7

The Second Law of Thermodynamıcs, Directions of Thermodynamic, Disorder and Thermodynamic Processes, Heat Engines, Hot and Cold Reservoirs, Energy-Flow Diagrams and Efficiency, Internal-Combustion Engines, The Otto Cycle, The Diesel Cycle, Refrigerators, Practical Refrigerators, The Second Law of Thermodynamics, Restating the Second Law, The Carnot Cycle, Steps of the Carnot Cycle, The Carnot Refrigerator, The Carnot Cycle and the Second Law, The Kelvin Temperature Scale, Entropy, Entropy and Randomness,

II, III

8

Mid Term Exam

9

Entropy in Reversible Processes, Entropy in Cyclic Processes, Entropy in Irreversible Processes, Entropy and the Second Law, Microscopic Interpretation of Entropy, Calculating Entropy:

Microscopic States, Microscopic States and the Second Law ,Mechanical Waves, Types of Mechanical Waves, Periodic Waves, Periodic Transverse Waves, Periodic Longitudinal Waves, Mathematical Description of a Wave, Wave Function for a Sinusoidal Wave, Graphing the Wave Function, More on the Wave Function, Particle Velocity and Acceleration in a Sinusoidal Wave

III , IV,V

10

Speed of a Transverse Wave, Wave Speed on a String: First Method, Wave Speed on a String:

Second Method, The Speed of Mechanical Waves, Energy in Wave Motion, Wave Intensity, Wave Interference, Boundary Conditions, and Superposition, The Principle of Superposition, Standing Waves on a String, Normal Modes of a String, Complex Standing Waves, Standing Waves and String Instruments

IV, V

11

Sound and Hearing, Sound Waves, Sound Waves as Pressure Fluctuations, Perception of Sound Waves, Speed of Sound Waves, Speed of Sound in a Fluid, Speed of Sound in s Solid, Speed of Sound in a Gas, Sound Intensity, The Decibel Scale, Standing Sound Waves and Normal Modes, Organ Pipes and Wind Instruments

IV, V

12

Resonance and Sound, Interference of Waves, Beats, The Doppler Effect, Moving Listener and Stationary Source, Moving Source and Moving Listener, Doppler Effect for Electromagnetic Waves, Shock Waves

IV,V, VI

13

The Nature and Propagation of Light, The Nature of Light, The Two Personalities of Light, Waves, Wave Fronts, and Rays, Reflection and Refraction, The Laws of Reflection and Refraction, Index of Refraction and the Wave Aspects of Light, Total Internal Reflection, Applications of Total Internal Reflection

VII, VIII

14

Dispersion, Rainbows, Polarization, Polarizing Filters, Using Polarizing Filters, Polarization by Reflection, Circular and Elliptical Polarization, Photoelasticity, Scattering of Light, Huygens’s Principle, Reflection and Huygens’s Principle, Refraction and Huygens’s Principle

VII, VIII

(5)

Dersin Programla İlişkisi

Programın mezuna kazandıracağı bilgi ve beceriler (programa ait çıktılar)

Katkı Seviyesi

1 2 3 4 5 1 Mühendislik, fen ve matematik ilkelerini uygulayarak karmaşık mühendislik

problemlerini belirleme, formüle etme ve çözme becerisi. X

2 Küresel, kültürel, sosyal, çevresel ve ekonomik etmenlerle birlikte özel

gereksinimleri sağlık, güvenlik ve refahı göz önüne alarak çözüm üreten mühendislik

tasarımı uygulama becerisi. X

3 Farklı dinleyici gruplarıyla etkili iletişim kurabilme becerisi. X 4 Mühendislik görevlerinde etik ve profesyonel sorumlulukların farkına varma ve

mühendislik çözümlerinin küresel, ekonomik, çevresel ve toplumsal bağlamdaki

etkilerini göz önünde bulundurarak bilinçli kararlar verme becerisi. X 5 Üyeleri birlikte liderlik sağlayan, işbirlikçi ve kapsayıcı bir ortam yaratan, hedefler

belirleyen, görevleri planlayan ve hedefleri karşılayan bir ekipte etkili bir şekilde

çalışma yeteneği becerisi. X

6 Özgün deney geliştirme, yürütme, verileri analiz etme ve yorumlama ve sonuç

çıkarmak için mühendislik yargısını kullanma becerisi. X

7 Uygun öğrenme stratejileri kullanarak ihtiyaç duyulduğunda yeni bilgi edinme ve

uygulama becerisi. X

Relationship between the Course and Program

Program Outcomes

Level of Contribution 1 2 3 4 5 1 An ability to identify, formulate, and solve complex engineering problems by applying

principles of engineering, science, and mathematics. X

2 An ability to apply engineering design to produce solutions that meet specified needs with consideration of public health, safety, and welfare, as well as global, cultural, social, environmental, and economic factors.

X 3 An ability to communicate effectively with a range of audiences. X

4 An ability to recognize ethical and professional responsibilities in engineering situations and make informed judgments, which must consider the impact of engineering solutions in global, economic, environmental, and societal contexts.

X 5 An ability to function effectively on a team whose members together provide

leadership, create a collaborative and inclusive environment, establish goals, plan tasks, and meet objectives.

X 6 An ability to develop and conduct appropriate experimentation, analyze and interpret

data, and use engineering judgment to draw conclusions. X

7 An ability to acquire and apply new knowledge as needed, using appropriate learning

strategies. X

Dersi Veren Öğretim Üyesi (Lecturer) Dr. Öğr. Üyesi Ahmet Yücel ÜRÜŞAN Dr. Öğr. Üyesi Ümit ALKAN

Dr. Öğr. Üyesi Kenan ŞENTÜRK

Tarih (Date) 01/09/2020