תואר ראשון בהנדסה מכנית

כוח חשמלי. מטען חשמלי. חוק קולון. חוק שימור מטען. עקרון הסופרפוזיציה. השדה החשמלי. קווי השדה. צפיפות מטען קווית, משטחית ונפחית. חישוב השדה בעזרת אינטגרציה. שטף וחוק גאוס. העבודה בשדה חשמלי. פוטנציאל חשמלי ומתח. חישוב הפוטנציאל כאינטגרל של השדה החשמלי. השדה החשמלי כגרדיאנט של הפוטנציאל. משטחים שווי פוטנציאל. אנרגיה פוטנציאלית חשמלית. מוליכים, מבודדים ותכונותיהם. קבל. קיבול. אנרגיה של השדה החשמלי. חומרים דיאלקטריים בקבלים. חיבורי קבלים. זרם חשמלי. צפיפות הזרם. התנגדות ומוליכות. תופעת העל-מוליכות. חוק אום. כא"מ. חיבורי נגדים. הספק חשמלי. מעגל RC. מגנטיות. כוח מגנטי על מטען. השדה המגנטי. כוח לורנץ. כוח מגנטי על תיל נושא זרם. חוק ביו-סבר. חישוב שדה מגנטי. תכונות מגנטיות של חומרים. חוק אמפר. חוק גאוס לשדה מגנטי. השראה. כא"מ מושרה. חוק פרדיי. חוק לנץ. השראה עצמית. זרם העתקה. משוואות מקסוול בצורתן האינטגרלית.

עקרונות שרטוט הנדסי של גופים מכניים, היטלים, איזומטריה, שיטות תצוגת גופים, חתכים. מישורי עזר, מבט נוסף עקרונות רישום מידות, רישום דרישות דיוק בשרטוט , זיהוי סימנים מוסכמים בשרטוט, רכבות – קריאה ושרטוט. בניית מודלים תלת ממדיים כמוצקים SOLIDPART בניית איזומטריה מהיטלים. הרכבות, גיליון שרטוט, רישום מידות. התנסות בהדפסה תלת מימדית: כל סטודנט יתנסה בהדפסה תלת ממדית של חלק שנבנה במסגרת הקורס בעזרת תוכנת SOLIDWORKS

בקורס ילמדו הסטודנטים סוגיות מעשיות בהנדסה מכנית. נדרש מהסטודנטים לבנות במהלך הקורס פרויקטים הנדסיים, לכל פרויקט ילווה דו"ח מתאים (כולל מצגות, פוסט, סרטון) כאשר לנוחיות הסטודנטים העבודה על הפרויקטים תיערך בקבוצות. בסיומו של כל פרויקט תיערך תחרות הנדסית בין הסטודנטים, ציון כל פרויקט יהיה מושפע מתוצאות התחרות.

מושגי יסוד, חומר טהור, עבודה חום ואנרגיה, חוק ראשון, מחזורים תרמודינמיים במערכת סגורה כאוטו ודיזל, חוק ראשון כמשוואת קצב ואנתלפיה, חוק שני ואנטרופיה, מנוע קרנו, מחזורים תרמודינמיים במערכת פתוחה, מחזורי קירור אוויר.

בוגרי ובוגרות הקורס יהיו מסוגלים/ות להמיר בעיה חישובית לתוכנית מחשב בשפת פייתון, על ידי שימוש בעקרונות התכנות הבסיסיים – שימוש במשפטי תנאי ולולאות, שימוש במבנים סטנדרטים, עבודה עם פונקציות ופונקציות עזר, תרשים זרימה אלגוריתמי לצורך פתרון בעיות חישוביות. יבינו מהי סיבוכיות חישובית וילמדו לפתור בעיות בצורה יעילה חישובית.

סדרי עבודה במעבדת חשמל. כללי בטיחות. מכשירי מדידה בתחום חשמל ומגנטיות. מדידות. חיישני זרם ומתח של מערכת מולטילוג. ביצוע ניסויים בשלוש גישות שונות, (א) ניסויים במתכונת מודרכת. (ב) ניסויים במתכונת חצי עצמאית. (ג) ניסויים במתכונת עצמאית - ביצוע ניסויים מתוך מאגר רחב של ניסויים במגוון נושאים שונים.

קורס זה מהווה פרק בפיסיקה תיאורטית בו מטופלים נושאים עליהם מתבססת הנדסה מכנית, בייחוד רובוטיקה ותכן מכונות. סטודנטים ירכשו ידע והבנה בתחומים הבאים: סוגי תנועה של גוף קשיח וניתוחם בשיטות קינמטיות במישור ובמרחב, מערכות יחוס, חוקי ניוטון במישור ובמרחב, שיטות אנרגיה ותנע במישור ובמרחב, משוואות אוילר ותנועה גירוסקופית. ינותחו מנגנונים מכניים אמיתיים ויובאו דוגמאות מתחום תכן מכני.

אטום, יסוד ואיזוטופים. הטבלה המחזורית. יון, קטיון ואניון. תרכובת ומולקולה. תערובות הומוגניות והטרוגניות תכונות פיזיקליות וכימיות. השיטה המטרית. המרת יחידות. טמפרטורה וסקלת Kelvin. מול-mole. מסה מולרית. נוסחה כימית – אמפירית ומולקולרית. משוואה כימית. עקרון שימור המסה ואיזון משוואה כימית. תמיסה, חומרים מסיסים וריכוז. חוקי הגזים: חוק בויל, חוק שארל, עקרון אבוגדרו, משוואת הגזים האידיאליים, נפח מולרי . הסטויכיומטריה של גזים בתגובה כימית. צפיפות של גז. איפוזיה. התורה הקינטית של הגזים. משוואת ואן-דר-ואלס. מבנה האטום. ספטרוסקופית אור. הדואליות של האור. האפקט הפוטואלקטרי, רמות אנרגיה ומשוואת רידברג. היערכות אלקטרונית של אטומים מרובי אלקטרונים. היערכות אלקטרונית של אניונים וקטיונים. רדיוס אטומי, רדיוס יוני, אנרגיית יינון וזיקה אלקטרונית. היתכנות קשר כימי, קשר יוני, קשר קוולנטי, סדר הקשר. קשר מתכתי. מספרי חימצון. חומרים מחמצנים ומחזרים. שיתוך (קורוזיה).

סדרי עבודה וכללי בטיחות. מדידות ומכשירי מדידה. תורת השגיאות. מערכת מולטילב. עיבוד נתוני ניסויים. ביצוע ניסויים בשלוש גישות שונות, (א) ניסויים במתכונת מודרכת. (ב) ניסויים במתכונת חצי עצמאית. (ג) ניסויים במתכונת עצמאית - ביצוע ניסויים מתוך מאגר רחב של ניסויים במגוון נושאים שונים.

מבוא, הגדרת מאמץ, הגדרת מעוות, חוק הוק, עומס צירי, מאמצי מתיחה, לחיצה, גזירה ומעיכה. ריכוז מאמצים, פיתול, כפיפה.

טורי פוריה: פיתוח לטור פוריה בקטע סופי, מקדמי פוריה. הצורה המרוכבת של טורי פוריה. התכנסות הטור, פונקצית Dirichlet , התכנסות בנקודת קפיצה. תופעת Gibbs . הזהות של פרסוול. התמרת פוריה, הגדרה, תכונות וטבלת הטרנספורם. שימושי התמרת פוריה בעיבוד אותות ובפתרון משוואות דיפרנציאליות. התמרת Laplace ושימושיה בפתרון משוואות דיפרנציאליות. פתרון המשוואה באמצעות התמרת לפלס במקרים בהם פונקצית האילוץ היא פונקצית מדרגה ופונקצית דלתא.

קורס זה מיועד להקנות לסטודנטים מושגים מתקדמים בתחום התרמודינמיקה. במסגרת הקורס ילמדו מערכות ייצור כוח וחום - מחזור רנקין. תערובות של גזים אידאלים, תערובת אוויר ואדי מים, חישובי לחות, מערכות הלחה ויבוש, ראקציות כימיות, תהליכי בעירה, אנטלפית היווצרות.

יישומי מדע החומרים בהנדסה מכאנית, מבנה החומר, מנגנוני חיזוק, תכונות מכאניות של חומרים (תכונות אלסטיות, פלסטיות ושבר), תכונות הנגזרות מתהליכי ייצור הנדסיים, עיבוד בקור מול עיבוד בחום, טיפולים תרמיים כלליים (שחרור מאמצים, ריפוי), תכן מכאני וריתוכים, תכונות דינאמיות, תכונות מכאניות בטמפרטורות גבוהות, סגסוגות ודיאגרמת הפאזות. פלדות- טיפולי ריפוי סטנדרטיים, חיסום והרפיה, חישובי פרופילי חוזק, תלות בקוטר, הקשיית פני שטח, ריתוכי פלדות. אלומיניום – תקנים, טיפולים תרמיים, שחרור מאמצים, טיפולי פני שטח וריתוכים.

קורס זה מיועד להקנות לסטודנטים יכולת לבצע חישובים מופשטים ומורכבים במעבר חום. הקורס יאפשר הבנה ותכנון של מערכות מחליפי חום, חישוב עומסי חום , פתרון בעיות חד ודו ממדיות. פתרון בעיות תלויות בזמן, פתרון מערכות מקובצות וסמי מקובצות. שימוש באנליזת מימדים ודמיות, פתרון בעיות בקרינה.

קורס זה מקנה לסטודנט ניסיון מעשי בטכניקות בדיקה ומדידה סטנדרטיות של תכונות מכניות של חומרים. תוך שימוש בציוד מדידה מגוון, מיישם הסטודנט את החומר הנלמד בקורסים חוזק חומרים 1 ותורת החומרים 1, 2לגבי תגובות חומרים לסוגים שונים של העמסה מכנית ושל טיפולים תרמיים. הסטודנט רוכש ידע במכשור המקובל במדידות הנדסיות ומעמיק את הבנתו של תכונות החומר.

הקורס מכסה את הנושאים הבסיסיים הכוללים אנליזה של התעייפות החומר, התלות של ההתעייפות בפרמטרים השונים, תיכון מחברים שאינם מתפרקים,כגון ריתוכים וסמרור, תיכון מחברים מתפרקים כגון ברגים, שימוש בברגים לצורכי הרמה והובלה, העברת מומנטים באמצעות מצמדים קבועים וניידים, מעצורים ואמצעים נוספים, ינתן קורס בסיסי בתמסורות מסוגים שונים הכוללים רצועות, שרשראות, גלגלי שיניים, יועבר קורס בסיסי בתכן גלים לחוזק, להתעייפות ולתהודה,וכן ייבחרו המסבים המתאימים לכוחות הפועלים על הגל ולאופי העבודה שלו.

הקורס מקנה ידע בסיסי על עיבוד וייצור מוצרים בעיקר בעיבוד שבבי ועיבודים מתקדמים נוספים מבוססי מחשב. במקביל לחלק התיאורטי לומדים הסטודנטים ייצור בעזרת מחשב בתוכנת תיב"ם. התוכנה זו נפוצה במפעלים ומקנה כלי חשוב לסטודנטים בהשתלבות בתעשייה. הקורס כולל פגישות בבית מלאכה, בהם הם מכירים ומתנסים בתהליכי יצור במכונות קונונציונליות.

מבוא, מהלכי כוחות ומומנטים בקורות, כפיפת קורה בעלת חתך לא סימטרי (כפיפה משופעת), כוחות גזירה בקורות, פיתוח משוואת מאמצי הגזירה בחתך הקורה, מומנט סטטי ראשון, מיקום מאמץ הגזירה המקסימאלי ועצמתו, מאמצי הגזירה עבור קורה בעלת חתך פשוט, מאמצים משולבים, תיאוריית כשל, קריסת מוטות, תיאוריית אויילר, שקיעת קורות (פיתוח משוואה מסדר רביעי).

הקורס עוסק בהתנהגות הזורמים במנוחה ובתנועה וכולל מושגי יסוד, הידרוסטטיקה, קינמטיקה, פיתוח ושימוש במשוואת השימור לנפח בקרה.

הקורס יכלול: אנליזה ממדית ותורת הדמיות, סוגי זרימה (למינרית וטורבולנטית), חישוב הפסדים בזרימה, שכבות גבול, חישוב כוחות גרר ועילוי. זרימה דחיסה: זרימה איזנטרופית, גלי הלם. זרימה אידיאלית.

משוואות מיתר מאולץ. שיטת D'Alembert למיתר אינסופי, החזרת גלים בקצה קשור ובקצה חופשי. מוצגות היטב. מיון משוואות לינאריות שני. צורות קנוניות. משוואות לפלס. פתרון משוואת מיתר סופי ומאולץ ע"י הפרדת משתנים. הוכחת יחידות הפתרון למשוואת הגלים בשיטת האנרגיה. עקרון המקסימום. מוצגות היטב של בעיית Dirichlet . הפרדת משתנים למשוואת לפלס בתחום מלבני ובעיגול. משוואת החום. עקרון המקסימום למשוואת החום ופתרון בעזרת הפרדת משתנים. פתרון המשוואה הלא הומוגנית. פתרון משוואות חלקיות ע"י התמרות אינטגרליות. תנודות חופשיות בממברנה עגולה ומשוואת בסל.

הקורס כולל לימוד והקניית כלים בתוכנת MATLAB. במהלך הקורס, ילמד הסטודנט כיצד מבוצעים פעולות אריתמטיות בסיסיות, שימוש במטריצות, פונקציות וגרפיקה כמפורט בטבלה לפי שבועות.

הקורס מקנה ידע מעשי בסיסי בנושאי עיבוד וייצור מוצרים, בעיקר בכרסום וחריטה, וכן עיבודים מתקדמים נוספים, ריתוכים ועיבודי פח, פלסטיקה ייצור בעזרת מחשב, בתוכנת SOLIDWORKS CAM המשולבת כתוסף בתוכנת SOLIDWORKS הפופולרית בתעשייה (ו/או SOLIDCAM), תכנון והדמיה ממוחשבים של עיבוד החלקים והיכרות בסיסית עם שפת G-CODE.

ביצוע ניסויים הנדסיים / מדעיים ברמה גבוהה נדרש רבות הן בתעשייה והן במוסדות המחקר ונחשב כתחום בפני עצמו בעולם ההנדסה. קורס זה מיועד להקנות לסטודנטים מושגי יסוד במערכות מדידה תוך הדגשת המגבלות והסיבות לשגיאות מדידה כמו גם דרכי התמודדות איתם. הקורס הינו קורס אינטגראלי המשלב בתוכו נושאים שונים מתחום ההנדסה והסטטיסטיקה בכדי להבין לעומק את המאפיינים החשובים של מערכת המדידה ותכונותיה.

קורס זה מורכב משני חלקים: תב"ם ותכן מכני, כאשר לשני חלקי הקורס ישנה משימה משותפת לבצע תכן מנגנון מכני (פרויקטון) בהתאם לנהלים. הסטודנטים יגדירו בעיה, מפרט דרישות, יבצעו תכן ראשוני וא"כ CDR תוך ביצוע חישובים, אנליזות, בחירת מוצרי מדף עד לרמה של תיק ייצור מלא.

הסטודנטים יכירו מודלים מתמטיים למערכות רציפות ליניאריות. ילמד תיאור במרחב המצב של מערכות לינאריות ולינאריזציה של מערכות לא לינאריות. תילמד התמרת לפלס (תכונות ומשפטים) ובאמצעותה ייפתרו המשוואות במרחב המצב וכן ילמדו שיטות נוספות לפתרון. יתאפשר תיאור המערכות ע"י פונקציות תמסורת, ותיאור מערכות מורכבות כשילוב של תתי-מערכות באמצעות דיאגרמות מלבנים. נדון ביציבות של מערכות וכן בתגובת התדירות שלהן. ננתח את תגובת המערכת לכניסה סינוסואידלית (תגובת תדר, עקומות בודה), ונלמד לנתח את עקומות בודה.

המחשב הוא ללא ספק כלי עבודה חשוב, ובימינו הוא מביא תועלת עצומה בכל מקצוע החל מאומנות וחינוך ועד מדע והנדסה וכמובן בתחום המכטרוניקה. עם זאת רוב רובם של האנשים יודעים להפיק מהמחשבים הסובבים אותנו רק חלק קטן מהפוטנציאל הטמון בהם. הקורס תכנות למכטרוניקה מחבר בין הסטודנטים של הנדסה מכאנית לבין עולם התכנות אותו הוא מנגיש להם תוך הקניית הבנה עמוקה של קונספטים בתחום,שהינם חלק בלתי נפרד מעולם המכטרוניקה, ומאפשר לסטודנטים להפוך ממשתמשי מחשב רגילים למשתמשי על. בסוף הקורס יוכל כל סטודנט ליצור תוכנות מחשב מתקדמות בסביבת Window, הכוללות ממשקי משתמש עשירים: גרפים, טבלאות, תפריטים, אנימציות וכו'. הסטודנט ידע ליצור כלים המאפשר ביצוע של סימולציות פיזיקאליות עם תצוגה ויזואלית תוך שמירה והוצאה של המידע לקבצים. חשוב מכך – כל סטודנט ידע לבנות לעצמו כלי עבודה התפורים בדיוק לצרכיו. בשילוב עם ידע מתקדם יותר שנלמד מאוחר יותר במסלול מכטרוניקה הקורס יאפשר לסטודנט לבנות ממשקי שליטה ובקרה למכשור מתאים כולל רובוטים, מכשור מדידה וכו'. בקורס נלמד, נתרגל ונעבוד בשפת C בסביבת העבודה CVI של חברת National Instruments. התכנות בסביבה מאפשר שילוב פשוט של ממשק משתמש גרפי, והוא קל וידידותי. לסביבה זו יתרונות רבים הנובעים ממבחר גדול של ספריות מוכנות הן בתמיכה מתמטית והן בתמיכה בהתחברות להתקני חומרה חיצונים (חשוב לקורס ההמשך).

אינטרפולציה: שיטות לגרנז' וניוטון, אינטרפולציה הרמיטית, ספליין. גזירה נומרית. אינטגרציה נומרית: שיטת הטרפז, סימפסון ונקודת האמצע. שיטות האינטגרציה לפי גאוס. קירוב ריבועים מינימליים. קירוב לפתרון משוואה דיפרנציאלית: שיטות טיילור,הון ורונגה קוטה, שיטות סתומות. קירוב לפתרון משוואה לא ליניארית ,שיטת החצייה, שיטת ניוטון-רפסון , מיתר ושיטות איטרטיביות של נקודת השבת. קירוב לפתרון מערכת משוואות ליניארית: שיטת הדירוג של גאוס, מוצגות של מטריצה, שיטות איטרטיביות ופירוק LU.

מוליכים למחצה, דיודות, דוגמאות מעשיות לשימוש בדיודות, דיודות זנר ומייצבים, ספקים לינאריים. טרנזיסטורים: בי פולרי ותוצא שדה - ניתוח DC ו - AC, מקורות זרם, מעגלי הגברה, מגברי שרת.

קורס זה מיועד להקנות לסטודנטים מושגים במערכות מדידה, מתמרים ומכשירי מדידה, מערכות רישום ואיסוף נתונים, כיולים, ניסויים תרמיים, ניסויי תנאי סביבה ודימוי אקלים.

מעגלים ואלמנטים מקובצים: תיאור הרכיבים הפסיביים, קשרים פיסיקליים בין משתני מתח, זרם ומטען. מאפייני אותות ומקורות מתח וזרם. חוקי שימור: חוקי קירכהוף. טופולגיות חיבור ומעגלים שקולים במעגלים בזרם ישר וזרם חילופין. הספקים. מעבר כוכב-משולש, גשר ויטסטון ונגד משתנה. העברת הספק מרבי. תיקון מקדם הספק. שיטות לניתוח מעגל חשמלי מרובה מקורות בלתי תלויים: זרמי חוגים, מתחי צמתים, שיטת ההרכבה, שקול נורטון ותבנין. תגובת תדר, מעגלי תהודה טוריים ומקביליים.

נושאי הקורס העיקריים כוללים מבוא, תנודות של מערכות בעלות דרגת חופש אחת ללא אילוץ. משוואת התנועה של לגרנז'. תנודות של מערכות בעלות דרגת חופש אחת עם כוח מאלץ. תנודות חופשיות ומאולצות של מערכות בעלות מספר דרגות חופש.

תקציר מנהלים, מבוא שכולל סקר מצב קיים, דרישות פונקציונליות ודרישות שאינן פונקציונליות, אמצעים לבצוע הפרויקט, פערי ידע של הסטודנט, הדרכה נדרשת, בסיס לתוכנית בדיקות

מושגים בסיסיים בהסתברות: מרחב מדגם ומשפטים בסיסיים, חישובים קומבינטוריים, הסתברויות מותנות ואי תלות,משתנים מקריים בדידים ורציפים, תוחלת ושונות של משתנה מקרי, משתנים בעלי התפלגויות מיוחדות, משתנים רב ממדיים ומשפט הגבול המרכזי. מושגים בסיסיים בסטטיסטיקה: בעיות עמידה ובדיקת השערות במודלים הסתברותיים בדידים ורציפים.

מודלים מתמטיים של רכיבים ומערכות משוב, תיאור מערכות בקרה בעזרת פונקציות תמסורת, אפיון מערכות משוב בתחום הזמן, יציבות של מערכות משוב, קריטריון ראוט, שגיאת מצב מתמיד ,מקדמי שגיאה, ניתוח ותכנון במישור הזמן. בקרי תהליכם P,PI,PD,PID ורשתות קיזוז, מיקום גאומטרי של שורשים (Root-Locus) , אנליזה של מערכות משוב בעזרת Root-Locus ,ניתוח ותכנון במישור השורשים (Root-Locus) של רשתות קיזוז, אפיון מערכות משוב בתחום התדר, רוחב סרט, קריטריוני ניקוויסט ובודה ליציבות ,ניתוח מערכות משוב ע"י קריטריון בודה, תכנון רשתות קיזוז ע"י קריטריון בודה.

הקורס מעמיק את הכלים, התיאורטיים ובעיקר המעשיים, שנרכשו ב"תורת הבקרה" בנושאי ניתוח ותכן מערכות בקרה. בניסויים הראשונים הסטודנטים ימצאו פונקציות תמסורת (מתגובה בזמן ומתגובת תדר), ינתחו את הסטאטיקה והדינמיקה של המערכת, ויבחינו בין רכיבים ליניאריים ולא ליניאריים. בהמשך, הסטודנטים יעבדו עם מערכות בקרה בחוג פתוח וסגור: בקרת מהירות ובקרת זוית. יילמדו בקרים שונים, והשפעותיהם על שגיאת המצב המתמיד, מקדם הריסון, מיקום הקטבים, תגובת התדר ועוד.

בקורס הסטודנטים ייחשפו לשפת המימון וילמדו מושגים כמו ריבית, אינפלציה, מדד המחירים לצרכן, לוח סילוקין ועוד. לאחר מכן ילמדו הסטודנטים מדדים להערכת הכדאיות של פרויקטים כגון ערך נוכחי נקי, שיעור תשואה פנימי, תקופת החזר השקעה ועוד, תוך מיקוד בהקשר של סביבת המהנדס. לבסוף ילמדו הסטודנטים את השימוש בניתוחי חלופות ובחינות כדאיות בתחומים דוגמת עסקות רכש ציוד