Fizyka I (mechanika)

fizyka

Student powinien przypomnieć sobie wiadomości dotyczące:

- podstawowych praw fizyki (zasady dynamiki Newtona, prawa zachowania, ruch postępowy i obrotowy)

- funkcji elementarnych i trygonometrycznych, wraz z wykresami

- układu współrzędnych kartezjańskich

- wektorów, ich współrzędnych i składowych, operacji na wektorach

- pochodnych

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 także ćwiczenia rachunkowe.

Celem wykładu jest przedstawienie podstaw mechaniki oraz Szczególnej Teorii Względności, z naciskiem na umiejętność zastosowania zdobywanej wiedzy. Wykłady są bogato 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 obejmował będzie:

- 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. J. Ginter, Nie bój się pochodnej

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

6. 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 ćwiczeniach rachunkowych i wykładowych jest obowiązkowa. Nieusprawiedliwione nieobecności na więcej niż ośmiu godzinach ćwiczeń rachunkowych i dwóch godzinach ćwiczeń wykładowych (2/15 czasu ćwiczeń w ciągu semestru) skutkują niezaliczeniem przedmiotu, zgodnie z zasadami studiowania na Wydziale Fizyki. Usprawiedliwienia nieobecności na ćwiczeniach należy przedstawić prowadzącemu na pierwszych zajęciach po nieobecności.

2. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest łączne spełnienie poniższych warunków:

- obecność na zajęciach, zgodnie z p. 1;

- zaliczenie pisemnych sprawdzianów (patrz poniżej);

- zdanie egzaminu ustnego.

3. W trakcie semestru odbędą się dwa kolokwia oraz kolokwium rozszerzone i egzamin ustny w pierwszej sesji oraz kolokwium poprawkowe i egzamin ustny w sesji poprawkowej.

4. Dwa pierwsze kolokwia obejmować będą po cztery zadania (rozwiązanie każdego z nich oceniane będzie na maksymalnie 5 punktów). Kolokwium rozszerzone (a także poprawkowe) będzie obejmować 4 zadania (rozwiązanie każdego z nich oceniane będzie na maksymalnie 5 punktów) oraz test otwarty, z którego można zdobyć maksymalnie 20 punktów (20 pytań, każde ocenione na co najwyżej 1 punkt). W sumie, ze sprawdzianów pisemnych można otrzymać 80 punktów. W przypadku zaliczania kolokwium poprawkowego nie są liczone punkty zdobyte podczas kolokwium rozszerzonego pisemnego.

5. Pod koniec semestru będzie zorganizowane jedno dodatkowe kolokwium dla osób, które z ważnych przyczyn nie mogły uczestniczyć w jednym z dwóch kolokwiów opisanych w p. 4. Materiał tego kolokwium obejmować będzie cały semestr. Punktacje z zadań - jak w przypadku dwóch kolokwiów opisanych w p. 4. Warunkiem uczestnictwa w tym kolokwium jest przedstawienie wykładowcy odnośnego usprawiedliwienia nieobecności. W przypadkach spornych decyduje Dziekan.

6. Zaliczenie pisemnych sprawdzianów uzyskuje się po zdobyciu łącznie ze wszystkich pisemnych sprawdzianów co najmniej 50% możliwych do zdobycia punktów. Podany próg procentowy może ulec bardzo niewielkiemu obniżeniu wynikającemu z kształtu histogramu zdobytych punktów przez uczestników sprawdzianów.

7. Do kolokwium rozszerzonego w pierwszej sesji mogą przystąpić wszystkie osoby realizujące przedmiot, które mają szanse osiągnąć próg procentowy określony w p. 6. Do kolokwium poprawkowego w sesji poprawkowej przystępują osoby, które:

- chcą poprawić ocenę uzyskaną w pierwszej sesji;

- mają szanse osiągnąć w sesji poprawkowej próg procentowy przyjęty (zgodnie z p. 6) w pierwszej sesji.

8. Do egzaminu ustnego (w sesji pierwszej lub poprawkowej) przystępują osoby, które zaliczyły pisemne sprawdziany. Egzamin ustny polega na udzieleniu odpowiedzi na pytania obejmujące materiał wykładu.

9. Osoba, która nie zdała egzaminu ustnego w pierwszej sesji może przystąpić do egzaminu ustnego w sesji poprawkowej, bez konieczności zaliczania kolokwium poprawkowego. Niezaliczony w sesji poprawkowej egzamin ustny nie jest powtarzany.

10. Ocena ze sprawdzianów pisemnych S obliczana jest na podstawie zależności liniowej:

S = 2 + 3.5*(W/80 - P)/(1-P) ,

gdzie W jest liczbą zdobytych punktów ze sprawdzianów pisemnych, a P jest progiem procentowym, o którym mowa w p. 6.

Ocena egzaminu ustnego (U, w skali 3 - 5.5) należy do wykładowcy. Zaliczenie przedmiotu wymaga uzyskania co najmniej oceny 3 z egzaminu ustnego, bez względu na wynik ze sprawdzianów pisemnych.

Ocena z przedmiotu jest średnią arytmetyczną (S + U)/2, zaokrągloną do połówek liczb, z ocen uzyskanych ze sprawdzianów pisemnych i oceny z egzaminu ustnego.

11. Wykładowca może odstąpić od przeprowadzenia egzaminu ustnego, proponując danej osobie ocenę końcową.

Nie obowiązują