SYLABUS Fizyka Wydział Matematyczno

Załącznik nr 1
do Zarządzenia Rektora UR
Nr 4/2012 z dnia 20.01.2012r.
SYLABUS
Nazwa przedmiotu
Nazwa jednostki prowadzącej przedmiot
Kod przedmiotu
Studia
Kierunek studiów
Fizyka
Wydział Matematyczno-Przyrodniczy,
Instytut Techniki UR
Poziom kształcenia
Forma studiów
Fizyka techniczna
studia inżynierskie
stacjonarne
pierwszego stopnia
Rodzaj przedmiotu
podstawowy
Rok i semestr studiów
1 rok, I semestr
Imię i nazwisko koordynatora przedmiotu
dr Krzysztof Kucab
Imię i nazwisko osoby prowadzącej (osób dr Krzysztof Kucab (wykład, laboratorium)
prowadzących) zajęcia z przedmiotu
Cele zajęć z przedmiotu
Opanowanie zagadnień poruszanych na zajęciach umożliwi studentowi zrozumienie podstawowych
zjawisk rządzących przyrodą a także możliwość bardziej efektywnego przyswajania wiedzy z zakresu
przedmiotów ścisłych w dalszym kursie studiów. Przedmiot obejmuje analizę zagadnień z fizyki na
poziomie podstawowym. Główne cele przedmiotu to: zapoznanie studentów z podstawowymi
pojęciami stosowanymi w fizyce, nauczenie studentów formułowania zagadnień i problemów
fizycznych w języku matematyki oraz nabycie umiejętności praktycznego posługiwania się nimi
w rozwiązywaniu prostych zagadnień fizycznych.
Wymagania wstępne
Efekty kształcenia
Znajomość fizyki i matematyki na poziomie szkoły średniej.
Wiedza:
- ma wiedzę z algebry i analizy matematycznej oraz
elementarną
wiedzę
z
rachunku
macierzowego,
różniczkowego i całkowego – Mech_W1,
- ma wiedzę z fizyki, przydatną do rozumienia zjawisk
i procesów występujących w technice – Mech_W3,
- ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę
ogólną wiedzę z zakresu elektryczności, magnetyzmu
i optyki, przydatną do rozumienia zjawisk zachodzących
w systemach mechatronicznych – Mech_W4.
Umiejętności:
- potrafi wykorzystywać prawa fizyki w technice oraz
projektowaniu i eksploatacji maszyn – Mech_U2,
- potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym
pomiary, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać
wnioski – Mech_U3.
Kompetencje społeczne:
- rozumie potrzebę i możliwości ciągłego dokształcania się
(studia drugiego i trzeciego stopnia, studia podyplomowe,
kursy) - podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych
i społecznych – Mech_K1,
- ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty
i skutki działalności inżyniera, w tym ich wpływ na
środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za
podejmowane decyzje – Mech_K2,
- ma świadomość roli społecznej absolwenta uczelni
technicznej, a zwłaszcza rozumie potrzebę formułowania
i przekazywania społeczeństwu - m.in. poprzez środki
masowego przekazu - informacji i opinii dotyczących
osiągnięć technicznych; podejmuje starania, aby przekazać
takie informacje i opinie w sposób powszechnie zrozumiały
– Mech_K4.
Forma(y) zajęć, liczba realizowanych godzin
wykład – 30 godzin
ćwiczenia – 30 godzin
Treści programowe
Problematyka wykładu:
Zajęcia organizacyjne
omówienie zagadnień poruszanych w dalszej części kursu; podanie literatury; określenie
sposobu i formy zaliczenia przedmiotu; układ SI; działania na wektorach; wektorowe
i skalarne wielkości fizyczne – 2 godz.
Kinematyka punktu materialnego
pojęcie punktu materialnego; ruch punktu materialnego; prędkość i przyspieszenie; ruch
jednostajny prostoliniowy; ruch prostoliniowy jednostajnie zmienny – 2 godz.
Dynamika punktu materialnego
zasady dynamiki Newtona; układ inercjalny i nieinercjalny – rozkłady sił w obu układach;
dynamika ruchu ciał (spadek swobodny, bloczek nieważki, równia pochyła); siła tarcia;
dynamika ruchu po okręgu; zasada zachowania energii mechanicznej – 4 godz.
Pole grawitacyjne
prawo grawitacji; prawa Keplera; ruch w polu siły ciężkości; rzut ukośny w polu
grawitacyjnym; energia kinetyczna i potencjalna (grawitacyjna) – 2 godz.
Ruch falowy
drgania harmoniczne – pojęcia ogólne; przykłady ruchu harmonicznego: wahadło
matematyczne i fizyczne; prędkość rozchodzenia się fal; równanie fali płaskiej; powstawanie
i rozchodzenie się fal dźwiękowych; zjawisko Dopplera; drgania wymuszone – 2 godz.
Elektrostatyka
ładunek elektryczny; zasada zachowania ładunku elektrycznego; prawo Coulomba; pole
elektryczne; natężenie pola elektrycznego; prawo Gaussa; napięcie elektryczne; pojemność
elektryczna; kondensatory; łączenie kondensatorów – 2 godz.
Magnetyzm
właściwości magnetyczne substancji; wektor indukcji magnetycznej; siła Lorentza; działanie
pola magnetycznego na przewodnik z prądem; prawo Gaussa dla pola magnetycznego; pole
magnetyczne przewodnika z prądem; prawo Ampère’a; oddziaływanie przewodników z
prądem (definicja ampera), fale elektromagnetyczne – 2 godz.
Optyka
ogólne własności światła; współczynnik załamania i droga optyczna; zasada Fermata; prawo
odbicia i załamania światła; równanie soczewki cienkiej; obrazy wytwarzane przez cienkie
soczewki; proste przyrządy optyczne; rozszczepienie światła białego w pryzmacie;
doświadczenie Younga; dyfrakcja i interferencja światła; polaryzacja światła – 2 godz.
Kinematyka i dynamika relatywistyczna; elementy OTW
czasoprzestrzeń; interwał czasoprzestrzenny; transformacje Galileusza i Lorentza; stożek
świetlny; jednoczesność zdarzeń; notacja wskaźnikowa; tensor metryczny; równanie
Einsteina – 2 godz.
Elementy termodynamiki fenomenologicznej
równanie stanu gazu doskonałego; pojęcie liczności materii; masa atomowa i molowa;
zasady termodynamiki; przemiana izobaryczna; izochoryczna; izotermiczna i adiabatyczna –
2 godz.
Elementy fizyki ciała stałego i fizyki jądrowej
ładunek jądra; rozmiary i kształt jąder; wiązania jąder; defekt masy; siły jądrowe; sztuczne
reakcje jądrowe; bilans energii; klasyfikacja cząstek elementarnych – 2 godz.
Promieniotwórczość naturalna i sztuczna
podstawowe jednostki określające źródło oraz działanie promieniowania na otoczenie;
rodzaje promieniowania jonizującego; prawo rozpadu promieniotwórczego; okres
połowicznego rozpadu – 2 godz.
Elementy teorii pola
pole skalarne i wektorowe; rotacja; dywergencja; gradient; operator „nabla” – 2 godz.
Podstawy hydromechaniki
elementy hydrostatyki; współczynnik lepkości; liczba Reynoldsa; równanie Bernoulliego;
równanie Naviera-Stokesa – 2 godz.
Suma godzin: 30 godz.
Problematyka ćwiczeń laboratoryjnych:
Na każde ćwiczenie przeznaczony jest czas dwóch godzin.
Wykaz przykładowych ćwiczeń:
Mechanika:
- Wyznaczanie gęstości ciał stałych o kształtach regularnych przy użyciu mierników długości
i wag o różnej klasie dokładności.
- Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa.
- Wyznaczanie modułu sztywności metodą dynamiczną.
- Sprawdzanie twierdzenia Steinera za pomocą wahadła fizycznego.
Drgania i fale:
- Rezonans akustyczny: wyznaczanie prędkości fali dźwiękowej w powietrzu za pomocą rury
Quinckego, oraz w ciałach stałych (prętach) za pomocą rury Kundta.
- Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego.
Ciepło:
-Wyznaczanie ciepła parowania wody.
- Wyznaczanie stosunku CP/CV metodą Clement-Desormes.
- Pomiar ciepła topnienia lodu.
- Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia.
Optyka geometryczna:
- Soczewki: wyznaczanie odległości ogniskowych soczewek za pomocą ławy optycznej.
- Mikroskop: wyznaczanie współczynnika załamania za pomocą mikroskopu.
- Pomiar współczynnika załamania za pomocą refraktometru Abbego.
- Sprawdzanie praw fotometrii. Fotometr Bunsena.
Optyka falowa:
- Pomiar długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej.
- Pierścienie Newtona.
- Badanie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez wodny roztwór cukru.
Suma godzin: 30 godz.
Łączna liczba godzin (wykład + ćwiczenia): 60 godz.
Metody dydaktyczne
wykład – prezentacja multimedialna oraz wykład przy
tablicy
laboratorium – zajęcia przy stołach laboratoryjnych
Sposób(y) i forma(y) zaliczenia
Sposób zaliczenia wykładu – egzamin
Sposób zaliczenia laboratorium – zaliczenie z oceną;
Forma zaliczenia wykładu – egzamin pisemny oraz
ustny
Metody i kryteria oceny
Forma zaliczenia laboratorium – ustalenie oceny
zaliczeniowej na podstawie ocen cząstkowych ze
sprawozdań oraz rozmów ze studentami przy stołach
laboratoryjnych.
Wykład – egzamin pisemny składa się z pięciu zadań
podzielonych na część teoretyczną i obliczeniową.
Każdemu zadaniu odpowiada punktacja 0 – 3pkt.
Część pisemna egzaminu jest zaliczona po zdobyciu
przez studenta minimum 8 punktów
Liczba punktów
14 – 15
13
11 – 12
10
8–9
Ocena
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
W przypadku uzyskania przez studenta liczby punktów
0 – 7 (lub w przypadku wyrażenia przez studenta chęci
poprawy oceny z egzaminu pisemnego) musi on zdać
egzamin ustny. Na egzaminie ustnym student losuje
trzy zadania. Każde z nich podzielone jest na część
teoretyczną i obliczeniową. Każdemu zadaniu
odpowiada punktacja 0 – 3pkt. Część ustna egzaminu
jest zaliczona po zdobyciu przez studenta minimum
czterech punktów. Student, który zaliczył część ustną
egzaminu (ale z części pisemnej otrzymał ocenę
niedostateczną)
otrzymuje
ocenę
końcową
dostateczną.
Laboratorium – ocena końcowa jest średnią
arytmetyczną ocen ze sprawozdań do ćwiczeń
wykonanych przez studenta. Brana jest także pod
uwagę aktywność studenta na zajęciach.
Całkowity nakład pracy studenta
potrzebny do osiągnięcia założonych
efektów w godzinach oraz punktach
ECTS
Aktywność
Liczba godzin/ nakład
pracy studenta
wykład
ćwiczenia
przygotowanie do ćwiczeń
przygotowanie sprawozdań
30 godz.
30 godz.
45 godz.
30 godz.
Język wykładowy
Praktyki zawodowe
przedmiotu
Literatura
w
przygotowanie do egzaminu
udział w egzaminie pisemnym
udział w konsultacjach
SUMA GODZIN
LICZBA PUNKTÓW ECTS
polski
ramach nie
45 godz.
3 godz.
2 godz.
185
6
Literatura podstawowa:
1. A.K Wróblewski, J.A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki, PWN,
Warszawa 1984.
2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, PWN,
Warszawa 2006.
3. J. Kalisz, M. Massalska, J.M. Massalski, Zbiór zadań
z fizyki z rozwiązaniami, PWN, Warszawa 1975.
4. J. Jędrzejewski, W. Kruczek, A. Kujawski, Zbiór zadań
z fizyki, WNT, Warszawa 1991.
5. H. Szydłowski, Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa
1999.
6. J. Smela, T. Zamorski, A. Puch, Pierwsza pracownia
fizyczna - przewodnik, Wydawnictwo Oświatowe FOSZE,
Rzeszów 1995.
7. J.R. Taylor, Wstęp do analizy błędu pomiarowego, PWN,
Warszawa 1999.
8. T. Dryński, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN,
Warszawa 1980.
9. Sz. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna, PWN, Warszawa
1980.
Literatura uzupełniająca:
1. M. Herman, A. Kalestyński, L. Widomski, Podstawy fizyki
dla kandydatów na wyższe uczelnie, PWN, Warszawa
1991.
2. R. Resnick, D. Halliday, Fizyka, PWN, Warszawa 1996.
Podpis koordynatora przedmiotu
Podpis kierownika jednostki