1. SylabUZ
2. Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
3. semestr zimowy 2022/2023
4. Budownictwo - pierwszego stopnia z tyt. inżyniera
5. Fizyka

Wygeneruj PDF dla tej strony

Fizyka - opis przedmiotu

Cel przedmiotu

Opanowanie zasady przyczynnowości w zjawiskach przyrodniczych. Ma świadomość, że podstawowe prawa Natury są proste i uniwersalne.

Opanowanie aparatu matematycznego w dwóch dziedzinach: algebra i analiza wektorowa, rachunek różniczkowy i calkowy funkcji jedno- i wielozmiennych.

Rozumie, że fizyka jest oparta na doświadczeniach. Opanowanie metodyki badań fizycznych opartych na cyklu:

Obserwacja→Pomiar→Model teoretyczny→Sprawdzenie modelu→Zastosowanie w praktyce→Nowe obserwacje→Pomiary uzupełniające→Nowy pomiar→Zmiana modelu teoretycznego→Sprawdzenie modelu→…

Wymagania wstępne

Zapisz zmiany

Znajomość matematyki i fizyki na poziomie szkoły ponadgimnazjalnej.

Zakres tematyczny

WYKŁAD:

1. Wstęp

- Istota fizyki.

- Jednostki i analiza wymiarowa.

- Matematyka w fizyce: Algebra wektorów. Wstęp do rachunku różniczkowego i całkowego.

- Fizyka i rozwój cywilizacji.

2. Mechanika klasyczna:

- Układy współrzędnych – podstawy kinematyki punktu materialnego: prędkość, przyśpieszenie, ruch prostoliniowy i krzywoliniowy.

- Zasady dynamiki Newtona. Ciążenie powszechne. Drgania harmoniczne. Ruch Falowy.

- Praca, moc. Siła potencjalna. Elementy analizy wektorowej.

- Zasady zachowania pędu, momentu pędu i energii. Prawa zachowania dla układu punktów materialnych.

- Nieinercjalne układy odniesienia. Siły bezwładności.

3. Mechanika relatywistyczna:

- Postulaty szczególnej teorii względności. Rola prędkości światła.

- Transformacja Lorentza.

- Dynamika relatywistyczna.

- Równoważność między energią i masą.

- Postulaty ogólnej teorii względności i konsekwencje. Model Wszechświata. Wielki Wybuch.

4. Termodynamika:

- Zasady termodynamiki fenomenologicznej. Pojęcie temperatury, ciśnienia i entropii.

- Równania stanu gazu.

- Procesy termodynamiczne. Cykle.

- Opis statystyczny układu wielu cząstek. Teoria kinetyczna gazów i jej związek z   termodynamiką fenomenologiczną.

5. Elektrodynamika:

- Prawo Gaussa i Stokesa w analizie wektorowej. Źródłowość i wirowość pól.

- Układ równań Maxwella dla pola elektromagnetycznego.

- Elektrostatyka i magnetostatyka.

- Dynamiczne zjawiska elektromagnetyczne: Fale elektromagnetyczne w próżni.

- Światło jako szczególny przypadek fal elektromagnetycznych

6. Elementy mechaniki kwantowej:

- Pojęcie fotonu. Dualizm cząstkowo-falowy. Związki de Broglie’a.

- Równanie Schroedingera dla funkcji falowej. Interpretacja probabilistyczna funkcji   falowej.

- Poziomy energetyczne. Tłumaczenie układu okresowego Mendeleewa.

- Elementy fizyki ciała stałego i fizyki jadrowej.

- Promieniotwórczość.

 

ĆWICZENIA:

 Opanowanie rachunku wektorowego w dwóch i trzech wymiarach m.in. wyprowadzenie dowodu związków wektorowych przez rozpisanie na składowe w konkretnym układzie współrzędnych.  Ćwiczenie nad obliczeniem pochodnej i pochodnych cząstkowych oraz całek oznaczonych i nieoznaczonych. Zastosowanie tych umiejętności do wyprowadzenia podstawowych pojęć mechaniki (jak prędkości, przyspieszenia) oraz rozwiązania równań ruchu w mechanice klasycznej. Masa, pęd, siła. Zasady dynamiki Newtona. Ruch prostoliniowy i krzywoliniowy. Prędkość średnia i chwilowa. Punkt materialny a bryła sztywna. Zasada zachowania pędu. Tarcie. Ruch po okręgu, prędkość liniowa i kątowa, przyspieszenie dośrodkowe i siła dośrodkowa. Prędkość i przyspieszenie kątowe. Zjawisko grawitacji i prawo powszechnego ciążenia. Energia mechaniczna, praca, moc. Zasada zachowania energii mechanicznej. Ruch drgający i harmoniczny, wielkości w nim występujące: wychylenie, amplituda, okres, częstotliwość. Siła sprężystości. Energia w ruchu harmonicznym. Drgania tłumione i wymuszone, logarytmiczny dekrement tłumienia, zjawisko rezonansu. Drgania a fale. Przykłady ruchu drgającego i falowego. Rodzaje fal i podstawy akustyki. Fale elektromagnetyczne, zjawisko polaryzacji, interferencji i dyfrakcji fal. Fale świetlne. Podstawy optyki falowej i geometrycznej. Elementy fizyki współczesnej, atom wodoru, promieniowanie ciał, efekt fotoelektryczny i fotowoltaiczny. Wstęp do mechaniki kwantowej: postulaty mechaniki kwantowej, równanie Schrödingera.

Metody kształcenia

Wykład - wykład konwencjonalny z wykorzystaniem narzędzi multimedialnych,

Ćwiczenia - ćwiczenia audytoryjne, praca w grupie.

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu	Symbole efektów	Metody weryfikacji	Forma zajęć

Warunki zaliczenia

Wykład: Warunkiem zaliczenia jest pozytywna ocena z sprawdzianu testowego.

Ćwiczenia: Warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich kolokwiów.

Ocena końcowa jest średnią (W+C)/2

Literatura podstawowa

1.      Robert Resnick, David Halliday, Fizyka, Tom 1, Wydanie piętnaste, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001

2.      David Halliday, Robert Resnick, Fizyka, Tom 2, Wydanie jedenaste, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999

3.      David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Podstawy fizyki, Tomy 1-5, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003

4.      Czesław Bobrowski,Fizyka - Krótki Kurs, PWN,Warszawa 1998.

5.      Jay Orear, Fizyka, Tomy 1,2, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne WNT, Warszawa 1993.

Literatura uzupełniająca

1.       Charles Kittel, Walter D. Knight, Malvin A. Ruderman, Mechanika, PWN, Warszawa 1969

2.      Arkadiusz Piekara, Mechanika ogólna, PWN, Warszawa 1961

3.      Frank S. Crawford Jr, Fale, PWN, Warszawa 1972

4.      F. Reif, Fizyka statystyczna, PWN, Warszawa 1971

5.      A. I. Anselm, Podstawy fizyki statystycznej i termodynamiki, PWN, Warszawa 1990

Uwagi

Zmodyfikowane przez dr Krzysztof Maciesiak (ostatnia modyfikacja: 09-05-2022 13:57)