Fizyka I (mechanika)

fizyka

Przed zajęciami warto przypomnieć sobie wiadomości dotyczące:

- podstawowych praw mechaniki: zasady dynamiki Newtona, prawa zachowania, ruch postępowy i obrotowy,

- funkcji elementarnych i trygonometrycznych wraz z ich wykresami,

- układu współrzędnych kartezjańskich,

- wektorów, ich współrzędnych i składowych, operacji na wektorach,

- pochodnych.

w sali

Wykład przedstawia podstawowe zagadnienia mechaniki klasycznej od kinematyki punktu materialnego, przez prawa Newtona i zasady zachowania, do praw Kepplera i mechaniki bryły sztywnej. Omawiane zagadnienia są bogato ilustrowane pokazami. Przedstawiane są także podstawowe zagadnienia Szczególnej Teorii Względności. Integralną częścią przedmiotu są ćwiczenia rachunkowe.

Celem wykładu jest przedstawienie podstaw mechaniki oraz Szczególnej Teorii Względności, z naciskiem na umiejętność zastosowania zdobywanej wiedzy. Wykłady są ilustrowane pokazami.

Program wykładu obejmuje:

- Przedmiot i metodologia fizyki: pomiary fizyczne, układ jednostek, błędy pomiarowe, modele w fizyce.

- Opis ruchu w przestrzeni: układy odniesienia, różne rodzaje ruchu, względność ruchu, transformacja Galileusza, efekt Dopplera.

- Prawa dynamiki: bezwładność, układ inercjalny, siły i oddziaływania, zasady dynamiki Newtona.

- Rozwiązywanie równań ruchu: oscylator harmoniczny, wahadło, dynamika ruchu po okręgu, ruch w jednorodnym polu elektrycznym i magnetycznym. Prawa ruchu w układzie nieinercjalnym.

- Zasada zachowania pędu, zasada zachowania momentu pędu, ruch ciał o zmiennej masie

- Zasada zachowania energii: energia kinetyczna, siły zachowawcze, energia potencjalna, zderzenia elastyczne

- Prawo powszechnego ciążenia, prawa Kepplera

- Elementy statyki i dynamiki płynów.

- Bryła sztywna: statyka, opis ruchu, prawa ruchu, moment bezwładności, energia ruchu obrotowego.

- Prędkość światła, postulaty Einsteina, czasoprzestrzeń i transformacja Lorentza

- Dylatacja czasu i skrócenie Lorentza, względność równoczesności i przyczynowość, paradoks bliźniąt.

- Relatywistyczna definicja pędu i energii, zasada zachowania energii.

- Foton jako cząstka, efekt Comptona, relatywistyczny efekt Dopplera

- Masa niezmiennicza i układ środka masy, cząstki elementarne, zderzenia relatywistycznych cząstek.

Integralną częścią przedmiotu są ćwiczenia rachunkowe. Ich program obejmuje:

- zastosowanie podstawowych metod rachunkowych potrzebnych przy rozwiązywaniu zadań,

- rozwiązywanie prostych rachunkowo problemów, sprawdzających zrozumienie poruszanych zagadnień,

- rozwiązywanie bardziej złożonych problemów, pogłębiających i utrwalających zdobyta wiedzę.

Nakład pracy studenta:

- wykład 45h

- ćwiczenia 75h

- przygotowanie do wykładu 15h

- przygotowanie do ćwiczeń 30h

- zadania domowe 45h

- przygotowanie do kolokwiów 40h

- przygotowanie do egzaminu 60h

Razem: 310h

Podręczniki

1. A. K. Wróblewski, J. A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki, tom I

2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, tom I

3. Feynmana wykłady z fizyki, t.1

4. L. Suskind, Teoretyczne minimum

5. J. R. Taylor, Mechanika klasyczna, t. 1 i 2

6. J. Ginter, Nie bój się pochodnej

7. W. Korczak, M. Trajdos, Wektory, pochodne, całki

8. D. F. Styer, Teoria względności dla dociekliwych

Zbiory zadań

1. A. Hennel i in. Zadania i problemy z fizyki, cz. 1.

2. J. Walker, Podstawy fizyki, zbiór zadań

3. Zbiór zadań Feynmana wykłady z fizyki

4. J. Jędrzejewski, W. Kruczek, A. Kujawski, Zbiór zadań z fizyki

5. Feynman radzi

6. Rozwiązania zadań Feynmana wykłady z fizyki

Po ukończeniu przedmiotu student:

WIEDZA

- rozpoznaje rodzaje ruchu i wskazuje prawa nimi rządzące

- formułuje podstawowe prawa zachowania i opisuje ich wpływ na zachowanie układów

- opisuje podstawowe założenia i konsekwencje Szczególnej Teorii Względności

UMIEJĘTNOŚCI i KOMPETENCJE

- stosuje zasady dynamiki do opisu ruchu ciał

- porównuje wyniki doświadczeń z przewidywaniami modeli

- na podstawie obserwacji formułuje problem i proponuje metodę jego rozwiązania

POSTAWY

- wskazuje na kluczową rolę wyników doświadczalnych przy formułowaniu modeli fizycznych

1. Obecność na wykładach, ćwiczeniach rachunkowych i wykładowych jest nieobowiązkowa, choć, jak uczy doświadczenie, znacząco pomaga w zaliczeniu i uzyskaniu dobrej oceny z przedmiotu.

2. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest zaliczenie sprawdzianów pisemnych (patrz poniżej).

3. W trakcie semestru odbędą się dwa kolokwia oraz egzamin pisemny i egzamin ustny (dla niektórych) w pierwszej sesji oraz egzamin pisemny poprawkowy i egzamin ustny poprawkowy (dla niektórych) w sesji poprawkowej.

4. Każde z kolokwiów obejmować będzie 20 pytań testowych (głównie opartych na materiale z wykładów, po 0,5 pkt za każde) oraz cztery zadania (rozwiązanie każdego z nich oceniane będzie na maksymalnie 5 punktów). Egzamin (również poprawkowy) będzie obejmować 40 pytań testowych (po 0,5 pkt) oraz 4 zadania (rozwiązanie każdego z nich oceniane będzie na maksymalnie 5 punktów). W sumie, ze sprawdzianów pisemnych można otrzymać 100 punktów.

5. Zaliczenie pisemnych sprawdzianów uzyskuje się po zdobyciu łącznie ze wszystkich pisemnych sprawdzianów co najmniej 50% możliwych do zdobycia punktów. Podany próg procentowy może, w wyjątkowych przypadkach, być obniżony, po analizie histogramu zdobytych przez uczestników sprawdzianów punktów .

6. Do egzaminu ustnego (w sesji pierwszej lub poprawkowej) przystępują osoby, które zaliczyły pisemne sprawdziany i chcą poprawić uzyskaną (proponowaną) ocenę (przy czym można ją też po egzaminie ustnym pogorszyć). Egzamin ustny polega na udzieleniu odpowiedzi na pytania obejmujące materiał wykładu oraz materiał sprawdzianów pisemnych.

Nie obowiązują