Fizyka

Nazwa przedmiotu:
Fizyka
Physics
Kierunek:
inżynieria środowiska
Rodzaj przedmiotu:
nauk ścisłych, moduł 1
Rodzaj zajęć:
Wykład, ćwiczenia
Profil kształcenia:
ogólnoakademicki
Poziom kształcenia:
I stopnia
Liczba godzin/tydzień/zjazd*
2WE, 2C
Kod przedmiotu:
1.2.
Semestr:
I
Liczba punktów ECTS:
6 ECTS
Język wykładowy:
polski
PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE
I. KARTA PRZEDMIOTU
CEL PRZEDMIOTU
C.1. Opanowanie przez studentów podstaw fizyki na poziomie umożliwiającym zrozumienie
tematyki realizowanej na przedmiotach specjalistycznych.
C.2. Opanowanie metod analizy danych i wykorzystania praw fizyki do rozwiązywania
problemów.
C.3. Kształtowanie umiejętności samodzielnej pracy z wykorzystaniem źródeł
literaturowych. …
1.
2.
3.
4.
EK
EK
EK
EK
EK
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE
WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI
Wiedza z podstaw matematyki w zakresie szkoły średniej.
Wiedza z podstaw fizyki w zakresie szkoły średniej.
Umiejętność opracowania raportów.
Umiejętność samodzielnego korzystania z literatury.
12345-
PRZEDMIOTOWE EFEKTY KSZTAŁCENIA
posiada wiedzę pozwalającą na prowadzenie analizy wyników pomiarowych,
zna prawa leżące u podstaw zjawisk fizycznych,
potrafi wykorzystać przyrządy pomiarowe do określenia właściwości fizycznych,
potrafi dostosować metodę pomiarową do konkretnej sytuacji badawczej,
potrafi zastosować posiadaną wiedzę do rozwiązywania problemów fizycznych
TREŚCI PROGRAMOWE
Forma zajęć – wykłady
Liczba
godzin
W 1 – Podstawowe wielkości fizyczne, ich pomiar, układ jednostek SI.
Skalary, wektory. Kartezjański układ odniesienia. Względność ruchu. Kinematyka
punktu materialnego. Parametry kinematyczne ruchu: tor, prędkość chwilowa i
1/6
2
średnia, przyspieszenie. Droga w ruchu jednostajnie i niejednostajnie zmiennym.
Przypadki szczególne ruchu: spadek swobodny, rzut pionowy w górę i w dół, rzut
poziomy z wysokości, rzut ukośny. Ruch po okręgu jednostajny i niejednostajny.
W 2 – Zasady dynamiki Newtona. Układy inercjalne i nieinercjalne. Siły
rzeczywiste i siły bezwładności. Siła tarcia. Współczynnik tarcia statycznego,
kinetycznego i tocznego. Dynamika ruchu obrotowego: moment siły, moment
bezwładności, elipsoida bezwładności, osie swobodne obrotu i oś stabilna.
Twierdzenie Steinera.
W 3 – Mechanika cieczy i gazów
Cztery stany skupienia materii: ciała stałe, ciecze, gazy i plazma.Ciśnienie –
prawo Pascala. Ciśnienie hydrostatyczne i atmosferyczne. Siła wyporu. Przepływ
laminarny i turbulentny. Prawo ciągłości strugi. Równanie Bernoulliego i jego
praktyczne zastosowania. Lepkość cieczy. Prawo Stokesa. Liczba Reynoldsa.
Efekt Magnusa. Siła nośna.
W 4 – Elementy termodynamiki
Termodynamika fenomenologiczna i statystyczna.
Podstawowe pojęcia termodynamiki: układ, parametry termodynamiczne, stan
układu, równanie stanu. Gaz doskonały i gazy rzeczywiste. Objętość, ciśnienie i
temperatura oraz zależność pomiędzy tymi parametrami dla gazu
doskonałego.stopnie swobody, zasada ekwipartycji energii, przemiany gazowe.
Pomiar temperatury- skale termometryczne: Celsjusza, Farenheita i Kelvina.
Rozszerzalność termiczna. Termometry cieczowe, gazowe i oporowe. Termopary i
pirometry. Równanie Van der Waalsa dla gazów rzeczywistych.
Pojęcie ciepła, pracy i energii wewnętrznej w termodynamice. Zasady
termodynamiki. Zasada działania silników cieplnych, sprawność. Procesy
odwracalne i nieodwracalne. Zasada działania klimatyzatora i pompy cieplnej.
Entropia, entalpia, energia swobodna.
W 5 – Pole grawitacyjne.
Elementy teorii pola: pole fizyczne i matematyczne, pole centralne. Matematyczny
opis pola: gradient, dywergencja, rotacja. Ruch w polu sił centralnych. Prawa
Keplera.Prawo powszechnego ciążenia. Parametry pola grawitacyjnego: natężenie,
potencjał, energia potencjalna. Pole grawitacyjne Ziemi. Ziemia jako układ
nieinercjalny: siła odśrodkowa i siła Coriolisa. Wahadło Foucault’a. Księżyc jako
naturalny satelita Ziemi.
W 6 – Elektrostatyka. Cz.1. Ładunek elektryczny. Zasada zachowania ładunku.
Elektryzowanie ciał. Gęstość powierzchniowa ładunków elektrycznych. Prawo
Coulomba. Siły elektryczne a siły grawitacyjne. Natężenie pola elektrycznego.
Pole elektryczne dipola elektrycznego, pierścienia i tarczy. Ładunek i dipol w
zewnętrznym polu elektrycznym. Strumień pola elektrycznego. Prawo Gaussa a
prawo Coulomba. Zastosowanie Prawa Gaussa do obliczania natężenia pola
elektrycznego w pobliżu nieskończenie długiego przewodnika, płyt
nieprzewodzących i przewodzących.
W 7 – Elektrostatyka. Cz.2. Potencjał elektryczny. Obliczanie potencjału na
podstawie natężenia pola. Potencjał od układu ładunków o dyskretnym i ciągłym
rozkładzie. Indukowany moment dipolowy. Obliczanie natężenia pola na
podstawie potencjału.
Pojemność elektryczna. Kondensatory i ich łączenie. Klawiatura komputera.
2/6
2
2
2
2
2
2
Dielektryk w polu elektrycznym kondensatora. Indukcja elektryczna. Energia w
polu elektrycznym.
W 8 – Prąd elektryczny. Prąd elektryczny w cieczach. Prawa Faradaya. Prawo
Ohma dla elektrolitów. Ogniwa i akumulatory. Przewodnictwo elektryczne ciał
stałych. Nadprzewodniki nisko- i wysokotemperaturowe. Efekt Meisnera,
Josephsona, izotopowy. Obwody elektryczne o jednym i wielu oczkach. Prawa
Kirchhoffa.
W 9 – Sprawdzenie wiadomości
2
2
Forma zajęć – ćwiczenia audytoryjne
C1 – Podstawowe wielkości fizyczne, ich pomiar, układ jednostek SI.
Liczba
godzin
2
Skalary, wektory. Kartezjański układ odniesienia. Względność ruchu. Kinematyka
punktu materialnego. Parametry kinematyczne ruchu: tor, prędkość chwilowa i
średnia, przyspieszenie.
C2 – Droga w ruchu jednostajnie i niejednostajnie zmiennym. Przypadki
szczególne ruchu: spadek swobodny, rzut pionowy w górę i w dół, rzut poziomy z
wysokości, rzut ukośny. Ruch po okręgu jednostajny i niejednostajny.
2
C3 – Zasady dynamiki Newtona. Układy inercjalne i nieinercjalne. Siły
rzeczywiste i siły bezwładności. Siła tarcia. Współczynnik tarcia statycznego,
kinetycznego i tocznego.
2
C4 – Kolokwium z tematyki zrealizowanej w trakcie zajęć rachunkowych C1-C3
1
C5 - Dynamika ruchu obrotowego: moment siły, moment bezwładności.
Twierdzenie Steinera.
1
C6 – Mechanika cieczy i gazów
Cztery stany skupienia materii: ciała stałe, ciecze, gazy i plazma.Ciśnienie –
prawo Pascala. Ciśnienie hydrostatyczne i atmosferyczne. Siła wyporu. Przepływ
laminarny i turbulentny. Prawo ciągłości strugi. Równanie Bernoulliego i jego
praktyczne zastosowania. Lepkość cieczy. Prawo Stokesa. Liczba Reynoldsa.
Efekt Magnusa. Siła nośna.
2
C7 – Termodynamika fenomenologiczna i statystyczna.
Podstawowe pojęcia termodynamiki: układ, parametry termodynamiczne, stan
układu, równanie stanu. Gaz doskonały i gazy rzeczywiste. Objętość, ciśnienie i
temperatura oraz zależność pomiędzy tymi parametrami dla gazu
doskonałego.stopnie swobody, zasada ekwipartycji energii, przemiany gazowe.
Skale termometryczne: Celsjusza, Farenheita i Kelvina. Rozszerzalność termiczna.
Termometry cieczowe, gazowe i oporowe. Równanie Van der Waalsa dla gazów
rzeczywistych. Pojęcie ciepła, pracy i energii wewnętrznej w termodynamice.
Zasady termodynamiki.
C8 – Optyka. Prawo odbicia i załamania światła na granicy dwóch ośrodków,
całkowite wewnętrzne odbicie, powstawanie obrazów w zwierciadłach kulistych i
soczewkach, równanie soczewki, dyfrakcja, interferencja, siatka dyfrakcyjna,
polaryzacja.
2
3/6
2
C9 – Pole grawitacyjne. Ruch w polu sił centralnych. Prawo powszechnego
ciążenia..
2
C10 – Kolokwium z tematyki zrealizowanej w trakcie zajęć rachunkowych C5-C8
2
NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
1. Wykład z zastosowaniem środków audiowizualnych
2. Opracowanie wykładów w formie elektronicznej dla studentów, literatura do wykładów
3. Ćwiczenia audytoryjne
4. Zestawy zadań do wykonania w trakcie ćwiczeń rachunkowych
SPOSOBY WERYFIKACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA)
F1. – ocena samodzielnego przygotowania się do zajęć rachunkowych
P1. – ocena wiadomości na kolokwiach zaliczeniowych z ćwiczeń rachunkowych
P2. – ocena wiadomości na kolokwiach zaliczeniowych z wykładu
OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA
Forma aktywności
Godziny kontaktowe z prowadzącym
Zapoznanie się ze wskazaną literaturą
Przygotowanie do zajęć rachunkowych
Przygotowanie do kolokwiów zaliczeniowych
Suma
SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA
PRZEDMIOTU
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Średnia liczba godzin na
zrealizowanie
aktywności
18W 18C  36h
………………..15 h
………………..15 h
………………..30h
∑ .96 h
6 ECTS
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker; Podstawy fizyki, tom 1–5, PWN Warszawa.
Sz.Szczeniowski; Fizyka doświadczalna. Cześć I-V, PWN Warszawa.
C. Kittel, W.D.Knight, M.A. Ruderman; Mechanika, PWN Warszawa.
F.C. Crawford; Fale, PWN Warszawa.
E.M. Purcell; Elektryczność i magnetyzm, PWN Warszawa
A.Januszajtis; Fizyka dla politechnik., tom I, II i III.
A.K.Wróblewski, J.A.Zakrzewski, Wstęp do fizyki, tom 1.
J. Orear, Fizyka, tom 1 i 2, PWN Warszawa.
V. Acosta, C.L. Cowan, B.J. Graham; Podstawy fizyki współczesnej, PWN Warszawa.
4/6
KOORDYNATOR PRZEDMIOTU ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
1. prof. dr hab. inż. Jerzy J. Wysłocki; [email protected]
OSOBY PROWADZĄCE PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
1. prof. dr hab. inż. Jerzy J. Wysłocki; [email protected]
2. mgr inż. Iwona Rutkowska; [email protected]
Efekt
kształcenia
EK1
EK2
EK3
EK4
EK5
Odniesienie
danego efektu do
efektów
określonych dla
kierunku
K_U02
K_W02
K_U02
K_U02
K_W02, K_U02
Cele
przedmiotu
Treści
programowe
Narzędzia
dydaktyczne
Sposób
oceny
C2
C1
C1
C1, C3
C2
W1-W9, C1-C10
W1-W9, C1-C10
W1-W9, C1-C10
W1-W9, C1-C10
W1-W9, C1-C10
1-4
1-4
1-4
1-4
1-4
F1, P1, P2
F1, P1, P2
F1, P1, P2
F1, P1, P2
F1, P1, P2
II. FORMY OCENY – SZCZEGÓŁY
Efekt kształcenia
EK1 - posiada
wiedzę pozwalającą
na prowadzenie
analizy wyników
pomiarowych
Na ocenę 2
Student nie posiada
wiedzy
pozwalającej na
prowadzenie
analizy wyników
pomiarowych
Na ocenę 3
Student posiada
powierzchowną
wiedzę pozwalającą
na prowadzenie
analizy wyników
pomiarowych
Na ocenę 4
Student posiada
uporządkowaną
wiedzę pozwalającą
na prowadzenie
analizy wyników
pomiarowych
Na ocenę 5
Student posiada
uporządkowaną i
pogłębioną wiedzę
pozwalającą na
prowadzenie
analizy wyników
pomiarowych
EK2 - zna prawa
leżące u podstaw
zjawisk fizycznych
Student nie zna
praw leżących u
podstaw zjawisk
fizycznych
Student ma
fragmentaryczną
wiedzę na temat
praw leżących u
podstaw zjawisk
fizycznych
Student ma pełną
wiedzę na temat
praw leżących u
podstaw zjawisk
fizycznych
Student ma pełną i
pogłębioną wiedzę
praw leżących u
podstaw zjawisk
fizycznych
EK 3 - potrafi
wykorzystać
przyrządy
pomiarowe do
określenia
właściwości
fizycznych
Student nie potrafi
wykorzystać
przyrządów
pomiarowych do
określenia
właściwości
fizycznych
Student potrafi
wykorzystać
niektóre przyrządy
pomiarowe do
określenia
właściwości
fizycznych
Student potrafi
wykorzystać
większość
przyrządów
pomiarowych do
określenia
właściwości
fizycznych
Student potrafi w
pełni wykorzystać
przyrządy
pomiarowe do
określenia
właściwości
fizycznych
EK 4 - potrafi
dostosować metodę
Student nie potrafi
dostosować metodę
Student potrafi
dostosować metody
Student potrafi
dostosować metodę
Student potrafi
dostosować metodę
5/6
pomiarową do
konkretnej sytuacji
badawczej
pomiarową do
konkretnej sytuacji
badawczej
pomiarową do
niektórych sytuacji
badawczych
pomiarową do
konkretnej sytuacji
badawczej w
większości ze
spotykanych
sytuacji
badawczych
pomiarową do
wszystkich sytuacji
badawczych
EK 5
Student nie potrafi
zastosować
posiadaną wiedzę
do rozwiązywania
problemów
fizycznych
Student potrafi
zastosować
posiadaną wiedzę
do rozwiązywania
niektórych
problemów
fizycznych
Student potrafi
zastosować
posiadaną wiedzę
do rozwiązywania
większości
problemów
fizycznych
Student potrafi
zastosować
posiadaną wiedzę
do rozwiązywania
wszystkich
realizowanych
problemów
fizycznych
potrafi zastosować
posiadaną wiedzę
do rozwiązywania
problemów
fizycznych
III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE
1. Wszelkie informacje dla studentów na temat planu zajęć dostępne są na tablicy ogłoszeń
oraz na stronie internetowej:www.is.pcz.pl
2. Konsultacje z przedmiotu odbywają się w niedzielę od 12.00 – 14.00 w pokoju A31 w
Instytucie Fizyki Politechniki Częstochowskiej, Al. Armii Krajowej 19
3. Informacje na temat konsultacji oraz warunków zaliczenia zajęć zostaną przekazane
studentom podczas pierwszych zajęć
6/6