1. SylabUZ
2. Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
3. semestr zimowy 2016/2017
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 raylachunku różniczkowego i

        całkowego.

      - Fizyka i rozwój cywilizacji.

1. 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.

1. Mechanika relatywistyczna:

- Postulaty szczególnej teorii względności. Rola prędkości światła.

- Transformacja Lorentza.

- Dynamika relatywistyczna.

- Równoważność między energią i masą.

- postulatyogólnej teorii względności i konsekwencje. Model Wszechświata. Wielki

  Wybuch.

1. 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

  termodynmiką fenomenologiczną.

1. 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.

- Swiatło jako szczególny przypadek fal elektromagnetycznych

1. 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. rowadzenie 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 dla konkretnych przypadków: ruch prostoliniowy, ruch kołowy, ruch w polu grawitacyjnym, ruch drgający. Wyprowadzenie praw transformacyjnych dla prędkości przy użyciu transformacji Lorentza. Wyprowadzenie wzoru na całkowitą energię mechaniczną ze wzoru Einsteina w granicy małych prędkości punktu materialnego, przez to pokazanie, że mechanika relatywistyczna zawiera mechanikę klasyczną jako szczególny przypadek.

     Opanowanie podstawowych pojęć w termodynamice fenomenologicznej przez rozwiązanie konkretnych zadań. Badanie równania stanu gazu doskonałego i gazu rzeczywistego. Zapoznanie z obrazem mikroskopowym temperatury, ciśnienia i entropii. 

    Obliczenie gradientu dowolnej funkcji, rotacji i dywergencji dowolnego wektora, stąd pokazanie ich związek z wirowością i źródłowością pól wektorowych. Zastosowanie prawa Gaussa i Stokesa do wyprowadzenia prawa Coulomba i wzoru na pojemność kondensatora płaskiego, wzoru na pole magnetyczne od nieskończonego, prostoliniowego przewodnika z prądem. Z układu równań Maxwella wyprowadzić równanie falowe dla pola elektromagnetycznego.

    Wyprowadzenie wzoru Balmera z modelu atomu Bohra. Rozwiązanie równania Schrödingera dla elektronu w głębokiej studni potencjału. Wyprowadzenie wzoru na stopień degeneracji dla stanu atomu z określoną główną liczbą kwantową na podstawie podanych liczb kwantowych i użycie tego wzoru do tłumaczenia układu okresowego pierwiastków chemicznych.

   Rozwiązanie prostych zadań z fizyki jądrowej i teorii promieniotwórczości.

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 inż. Gerard Bryś (ostatnia modyfikacja: 14-09-2016 12:51)