Spis zagadnień do egzaminu z FIZYKI II

Szczegółowy spis zagadnień do egzaminu z Fizyki I dla studentów I roku Wydziału Inżynierii Środowiska PWr., r. ak. 2007/08
Materiały dydaktyczne: kserokopie notatek do wykładów, listy zadań z rozwiązaniami, testy z lat ubiegłych dostępne na webstronie wykładowcy (WWW.if.pwr.wroc.pl/~wsalejda) oraz podręczniki: D. Halliday, R. Resnick,
J. Walker, Podstawy fizyki, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003 oraz J. Walker, Podstawy fizyki, Zbiór zadań, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2005.
Egzaminy: I termin - pisemny test: 01.02.2008, godz. 9.00-11.00, sala 322 bud. A-1, egzamin składają studenci
grup ćwiczeniowych prowadzonych przez dra K. Wieczorka i mgra K. Tarnowskiego; sala 301 bud. D-2 w egzaminie
biorą udział studenci z pozostałych grup ćwiczeniowych.
II termin - pisemny test: 06.02.2008, godz. 9.00-11.00, sala 322 bud. A-1 i sala 301 bud. D-1; podział studentów
jak na I terminie.
III termin – egzamin pisemno-ustny: 13.02.2008, godz. 9.00-11.00, sale: 322 i 223 bud. A-1.
1. Wielkości fizyczne, wielkości podstawowe w SI. Proste szacowania i analiza wymiarowa. Podstawy rachunku wektorowego:
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
1
2
pojęcie wektora, suma i różnica wektorów; iloczyn skalarny i wektorowy; wektory w układzie współrzędnych; zadania z list I, II,
I kolokwium i I kolokwium poprawkowego; rozdziały 1 i 3 podręcznika1; rozdziały 1 i 3 zbioru zadań2.
Kinematyka ruchu jednowymiarowego: układ odniesienia, układ współrzędnych, wielkości kinematyczne i ich wymiary; graficzna reprezentacja wielkości kinematycznych, ruch prostoliniowy: jednostajny, jednostajnie zmienny, rzut pionowy, spadek swobodny ciał w polu grawitacyjnym; zadania z list III, IV oraz I kolokwium i poprawkowego; rozdział 2, rozdział 2 ze zbioru zadań.
Kinematyka ruchu płaskiego (dwuwymiarowego); tor ruchu, parametryczne równania toru, rzuty: poziomy, ukośny; graficzna
reprezentacja wielkości kinematycznych, przyspieszenie dośrodkowe i styczne, ruch po okręgu, kinematyczne wielkości kątowe,
związki wielkości kątowych i liniowych w ruchu po okręgu; względność ruchu – transformacja Galileusza i jej sens fizyczny; zadania z listy IV oraz I kolokwium i poprawkowego; rozdział 4; rozdziały 3 i 4 ze zbioru zadań.
Zasady dynamiki Newtona – pojęcie masy i siły; równania ruchu, tarcie; zadania z list V, VI oraz I kolokwium i poprawkowego;
rozdziały 5 i 6; rozdziały 5 i 6 ze zbioru zadań.
Dynamika ruchu po okręgu; przykłady ruchu; zad. z list V i VI oraz I kol. i poprawkowego; rozdz. 6, rozdz. 6 ze zbioru zadań.
II zasada dynamiki w nieinercjalnych układach odniesienia, siły bezwładności, siła odśrodkowa, pozorny ciężar ciała, siła Coriolisa i jej efekty w warunkach ziemskich (wahadło Foucaulta, cyrkulacja mas powietrza w niżu i wyżu barycznym, etc.); zad.
z listy VI oraz II kolokwium i poprawkowego (jeśli się odbędzie); rozdz. 6; rozdz. 6 ze zbioru zadań.
Praca i energia kinetyczna – pojęcie pracy mechanicznej i energii kinetycznej ciała, jednostki, przykłady zastosowań, twierdzenie
o pracy i energii kinetycznej oraz jego zastosowania; moc; jednostki; zadania z listy VII oraz II kolokwium i poprawkowego (jeśli
się odbędzie); rozdz. 7; rozdz. 7 ze zbioru zadań.
Energia potencjalna – siły zachowawcze i niezachowawcze, warunek potencjalności pola siły, związek energii potencjalnej
z pracą siły zachowawczej, przykłady zastosowań; zadania z listy VII oraz II kolokwium i poprawkowego (jeśli się odbędzie);
rozdział 8; rozdział 8 ze zbioru zadań.
Zasada zachowania energii mechanicznej; zadania z listy VII oraz II kolokwium i poprawkowego (jeśli się odbędzie); rozdział 8;
rozdział 8 ze zbioru zadań.
Pęd i impuls (popęd) siły. Zasada zachowania pędu dla pojedynczego ciała i układu ciał, przykłady zastosowań; zderzenia sprężyste i niesprężyste; zadania z listy VIII oraz II kolokwium i poprawkowego (jeśli się odbędzie); rozdziały 9 i 10; rozdziały 9 i 10 ze
zbioru zadań.
Układ punktów materialnych, środek masy, równanie ruchu środka masy; rozdziały 9 i 10; rozdziały 9 i 10 ze zbioru zadań.
Ruch obrotowy bryły sztywnej wokół ustalonej osi – kinematyczne wielkości kątowe i liniowe, moment siły (reguła prawej dłoni), moment pędu punktu materialnego i bryły sztywnej, druga zasada dynamiki dla ruchu obrotowego, ruch obrotowy jednostajnie zmienny, energia kinetyczna ruch obrotowego, praca i moc w ruchu obrotowym; zjawisko precesji, przykłady ruchu
i dynamiki bryły sztywnej, ruch postępowo-obrotowy bryły sztywnej (toczenie się symetrycznej bryły sztywnej po równi pochyłej); zadania z listy IX i X oraz II kolokwium i poprawkowego (jeśli się odbędzie); rozdział 11 i 12; rozdział 11 ze zbioru zadań.
Zasada zachowania momentu pędu – przykłady zastosowań; zadania z listy IX i X oraz II kolokwium i poprawkowego (jeśli się
odbędzie); rozdział 12; rozdziały 11 i 12 ze zbioru zadań.
Statyka. Sprężystość płynów i ciał stałych – warunki równowagi ciała, deformacja i naprężenie, prawo Hooke’a, moduły: Younga, ścinania i sprężystości objętościowej, wytrzymałość materiałów; rozdział 13; zadania z listy XI; rozdział 13 ze zbioru zadań.
Pole grawitacyjne – prawo powszechnego ciążenia, prawa Keplera, natężenie pola, energia potencjalna i potencjał pola grawitacyjnego, praca siły grawitacji, zasada zachowania energii mechanicznej ciała w polu grawitacyjnym, prędkości kosmiczne, ruch
sztucznych satelit w polu grawitacyjnym, czarne dziury; rozdział 14; zadania z listy IX, rozdział 14 ze zbioru zadań.
Hydrostatyka i hydrodynamika płynów – ciśnienie hydrostatyczne, prawa Pascala i Archimedesa, napięcie powierzchniowe
i efekty nim wywołane; rodzaje przepływów, płyn idealny, równania: ciągłości i Bernoulliego, przykładowe zastosowania, lepkość cieczy i efekty nią wywołane, ruch kulki w ośrodku lepkim, prawo Stokesa; rozdział 15; zadania z listy XII; rozdział 15 ze
zbioru zadań.
Podano numery rozdziałów podręcznika D.Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, PWN, Warszawa 2003.
Zredagowano (typem czcionki „pochyłej”) numery rozdziałów podręcznika: J. Walker, Podstawy fizyki, Zbiór zadań. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2005.
.
Szczegółowy spis zagadnień do egzaminu z Fizyki I dla studentów I roku Wydziału Inżynierii Środowiska PWr., r. ak. 2007/08
17. Drgania – ruch harmoniczny prosty (równanie ruchu, zależność podstawowych wielkości kinematycznych od czasu, okres drgań,
energia kinetyczna i potencjalna), ruch drgający tłumiony i wymuszony; rezonans mechaniczny; zadania z listy XIII, rozdział 16
podręcznika, rozdział 16 ze zbioru zadań..
18. Ruch falowy – definicja fali sprężystej, rodzaje fal sprężystych, równanie fali monochromatycznej, podstawowe wielkości opisujące falę (długość, częstotliwość, prędkość, wektor falowy, częstość kołowa), prędkości związane z ruchem falowym (fazowa,
cząsteczek ośrodka, grupowa); rodzaje fal sprężystych rozchodzących się w ciałach stałych i płynach oraz ich związek z właściwościami sprężystymi ciał; rozdziały 17 i 18.
19. Różniczkowe równanie fali, prędkość fali poprzecznej w naciągniętej strunie (właściwości fali poprzecznej w strunie), prędkość
fali poprzecznej i podłużnej w pręcie; prędkości fal sprężystych w objętości ciał stałych i płynach; rozdziały 17 i 18.
20. Transport energii w ruchu falowym – chwilowa i średnia energia i intensywność (natężenie) fali we fragmencie ośrodka,, chwilowa i średnia gęstość energii fali w ośrodku, zależność intensywności (natężenia) fali od źródła,
; rozdziały 17 i 18.
21. Fale akustyczne – rodzaje dźwięków, pole fali akustycznej (ciśnienie dodatkowe, odkształcenie względne), prędkość dźwięku
(wzór Laplace’a), wielkości charakteryzujące dźwięk (pole fali akustycznej): prędkość podłużna cząsteczek ośrodka (powietrza),
odkształcenie względne ośrodka, względna zmiana gęstości powietrza, dodatkowe ciśnienie fali akustycznej (ciśnienie akustyczne); transport energii przez falę akustyczną – średnia energia <Emech> fali w objętości V powietrza, w którym rozchodzi się fala
akustyczna, intensywność <I> fali akustycznej,
, poziom L(f) ciśnienia akustycznego (poziom natężenia fali
, siła oddziaływania fali na powierzchnię, ciśnienie fali
wywierane na powierzchnie pochłaniającą i odbijającą; efekt Dopplera, zastosowania ultradźwięków; rozdziały 17 i 18.
22. Interferencja fal akustycznych – zasada superpozycji, interferencja destruktywna i konstruktywna fal monochromatycznych, fale
stojące, źródła dźwięków (struna zamocowana dwustronnie, tuby dwustronnie otwarte dwu- lub jednostronnie zamknięte, tuba
dwustronnie zamknięta, fale stojące w ośrodkach dwuwymiarowych (płyty), figury Chladniego); rozdziały 17 i 18.
23. Dudnienia – warunki powstawania, częstotliwość i okres dudnień; rozdziały 17 i 18.
24. Prędkość grupowa fal i modulacja fal – paczka falowa, definicja prędkości falowej, związek prędkości grupowej i fazowej, związek dyspersyjny, dyspersja fal,
.
25.
26. Termodynamika – podstawowe pojęcia: układ makroskopowy, stan równowagi, parametry termodynamiczne, funkcje stanu,
procesy termodynamiczne itd.; patrz słownik terminologiczny w notatkach; rozdział 19 podręcznika.
27. Zerowa zasada termodynamiki – pojęcie temperatury, termodynamiczna skala temperatur, definicja jednostki kelwin, rodzaje
28.
29.
30.
31.
termometrów, kalorymetria: pojemność cieplna, molowa pojemność cieplna, ciepło właściwe, związek ciepła właściwego z ciepłem molowym, jednostki; model gazu doskonałego, równanie gazu doskonałego, przemiany gazu doskonałego (reprezentacja
graficzna); rozdział 19 i 20.
Pierwsza zasada termodynamiki – pojęcie energii wewnętrznej układu, wartość elementarnej pracy nad gazem idealnym (g.i.),
praca i ciepło w przemianach g.i., energia wewnętrzna g.i.; rozdział 19 i 20.
Druga i trzecia zasada termodynamiki – procesy odwracalne i nieodwracalne, pojęcie entropii układu, sformułowanie zasady,
elementarna zmiana entropii układu, wyznaczanie zmian entropii gazu idealnego, maszyna cieplna Carnota i jej sprawność, silniki
(nisko- i wysokoprężne), zasada działania lodówki i klimatyzatora; rozdział 21.
Termodynamiczny kwadrat – potencjały termodynamiczne U, F, H i G oraz parametry termodynamiczne, od których zależą U, F,
H i G; równości i tożsamości termodynamiczne; tożsamości Maxwella.
Wybrane zastosowania zasad termodynamiki – gazy rzeczywiste, prawo van’t Hoffa, równanie Claussiusa-Clapeyrona, reguła faz
Gibbsa,
, zjawiska termoelektryczne (Seebecka, Peltiera,
Thompsona),
), przewodnictwo cieplne (prawo przewodnictwa cieplnego),
32. Elementy termodynamiki statystycznej – cel i narzędzia termodynamiki statystycznej, zmienna losowa, wielkość fizyczna jako
zmienna losowa, funkcje rozkładu i jej sens fizyczny, graniczna funkcja rozkładu, mikrostan i makrostan układu termodynamicznego, waga statystyczna, entropia Boltzmanna-Plancka, zasada Landauera i termodynamika mikroprocesorów, informatyczna interpretacja entropii (kwant entropii i kwant informacji, tzw. bit), funkcja rozkładu Boltzmanna i jej sens fizyczny, wzór barometryczny, funkcja rozkładu Maxwella i jej sens fizyczny, prędkość najbardziej prawdopodobna i średnia prędkość kwadratowa cząsteczek g.i., statystyczna interpretacja temperatury i ciśnienia g.i. (wyprowadzenie równania g.i. z funkcji rozkładu Maxwella),
zasada ekwipartycji energii cieplnej, pojemność cieplna gazów przy stałej objętości, związek liczba stopni swobody
z wykładnikiem adiabaty g.i.;
, ruchy Browna; rozdział 20.
W. Salejda
Wrocław, 17 grudnia 2007 r.
3
.