Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Fizyka
Course of study:
2015/2016
Code:
CIM-1-203-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
prof. dr hab. Sikora Wiesława (sikora@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. Sikora Wiesława (sikora@fis.agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki. IM1A_K03 Activity during classes
M_K002 Student potrafi kreatywnie współpracować w celu przygotowania sie do ćwiczeń rachunkowych oraz w zespole wykonującym pomiary laboratoryjne. IM1A_K03 Activity during classes
Skills
M_U001 Potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z mechaniki klasycznej, ruchu falowego, elektromagnetyzmu i optyki oraz elementów fizyki współczesnej IM1A_W09, IM1A_U07, IM1A_U03, IM1A_W02 Activity during classes,
Examination,
Test,
Essays written during classes
M_U002 Student potrafi przeprowadzić podstawowe pomiary fizyczne oraz opracować i przedstawić ich wyniki, w szczególności potrafi: potrafi zestawić prosty układ pomiarowy zgodnie z zadanym schematem, wyznaczyć wyniki i niepewności pomiarów oraz dokonać interpretacji wyników w kontekście posiadanej wiedzy fizycznej. IM1A_U07 Oral answer,
Report,
Execution of laboratory classes,
Test,
Completion of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Student posiada uporządkowaną wiedzę dotyczącą mechaniki klasycznej, pól grawitacyjnego, elektrycznego i magnetycznego, przepływu prądu elektrycznego i związanych z nim zjawisk, własności fal mechanicznych i elektromagnetycznych, optyki geometrycznej i falowej, elementów fizyki kwantowej i jej zastosowania do wyjaśnienia budowy atomów, własności optycznych, elektrycznych i magnetycznych materiałów oraz elementów fizyki jądrowej. IM1A_K03, IM1A_U07, IM1A_W02 Activity during classes,
Examination,
Test,
Report,
Execution of laboratory classes
M_W002 Posiada wiedzę dotyczącą zasady działania prostych przyrządów fizycznych. IM1A_W09, IM1A_K03, IM1A_U07 Test,
Report,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki. + - - - - - - - - - -
M_K002 Student potrafi kreatywnie współpracować w celu przygotowania sie do ćwiczeń rachunkowych oraz w zespole wykonującym pomiary laboratoryjne. - + + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z mechaniki klasycznej, ruchu falowego, elektromagnetyzmu i optyki oraz elementów fizyki współczesnej + + + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi przeprowadzić podstawowe pomiary fizyczne oraz opracować i przedstawić ich wyniki, w szczególności potrafi: potrafi zestawić prosty układ pomiarowy zgodnie z zadanym schematem, wyznaczyć wyniki i niepewności pomiarów oraz dokonać interpretacji wyników w kontekście posiadanej wiedzy fizycznej. - - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student posiada uporządkowaną wiedzę dotyczącą mechaniki klasycznej, pól grawitacyjnego, elektrycznego i magnetycznego, przepływu prądu elektrycznego i związanych z nim zjawisk, własności fal mechanicznych i elektromagnetycznych, optyki geometrycznej i falowej, elementów fizyki kwantowej i jej zastosowania do wyjaśnienia budowy atomów, własności optycznych, elektrycznych i magnetycznych materiałów oraz elementów fizyki jądrowej. + + + - - - - - - - -
M_W002 Posiada wiedzę dotyczącą zasady działania prostych przyrządów fizycznych. - - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Fizyka

1 Pola grawitacyjne i elektrostatyczne (prawo grawitacji Newtona i prawo Coulomba, natężenie i potencjał dla każdego z pól, prawa Gaussa, ruch ciał w tych polach).

2. Poruszający się ładunek elektryczny (definicja natężenia i gęstości prądu elektrycznego, oporu przewodników, prawa Kirchhoffa i prawo Ohma), przepływ prądu przez elektrolity i gazy (prawa elektrolizy Faradaya).

3. Pole magnetyczne (siła Lorentza, prawo Gaussa i prawo Ampera, zastosowania).

4. Zmienne pola elektryczne i magnetyczne, prawo indukcji Faradaya – zastosowania. Energia pola elektrycznego i pola magnetycznego. Równania Maxwella. Drgania obwodu RLC- rezonans

5. Ruch falowy (wielkości charakteryzujące fale), pojęcie spójności fal, zjawiska dyfrakcji, interferencji i polaryzacji fal, efekt Dopplera.

6. Fale mechaniczne – akustyka (zasady zmysłu słuchu, gry na instrumentach muzycznych, – fale stojące, dudnienia), zjawisko rezonansu ;

7. Fale elektromagnetyczne – światło; widmo fal elektromagnetycznych (fale radiowe, mikrofale, promieniowanie podczerwone, promieniowanie widzialne, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie Roentgena (X), promieniowanie γ).

8. Optyka geometryczna, przyrządy optyczne; zasady zmysłu wzroku, akomodacja oka, zasady barwnego widzenia.

9. Elementy mechaniki kwantowej – efekt fotoelektryczny, model atomu Bohra, dwoista natura światła i materii,

10. Stan układu kwantowego, (stan elektronu w atomie – 4 liczby kwantowe: n, l, m, s); fermiony i bozony, budowa atomów wielo-elektronowych.; struktura pasmowa energii w kryształach, izolatory, przewodniki, półprzewodniki.

11. Atom jako źródło promieniowania. Promieniowanie spontaniczne i wymuszone, lasery i ich zastosowania.

12. Własności magnetyczne materiałów ( diamagnetyki, paramagnetyki, struktury magnetyczne uporządkowane – ferromagnetyki, antyferromagnetyki, struktury modulowane i helikoidalne)

13. Budowa jądra, izotopy, promieniotwórczośc naturalna, prawo rozpadu reakcje jądrowe.

14 . Zastosowania fizyki jądrowej: oddziaływania promieniowania z materią, zasady datowania węglem C14, reakcje rozszczepienia i syntezy, masa krytyczna, reakcja łańcuchowa, reaktor jądrowy i elektrownie jądrowe.

Auditorium classes:
Ćwiczenia rachunkowe z fizyki

Analiza i dyskusja problemów z dostarczonej listy zadań w tym:
Mechanika klasyczna – powtórzenie
Opis pól elektrostatycznych i grawitacyjnych i zachowanie się cząstek obdarzonych masą i ładunkiem w tych polach.
Analiza problemów związanych z przepływem prądu elektrycznego; związek z polem magnetycznym.
Dyskusja ruchu falowego – równanie fali, interferencja i polaryzacja fal, podobieństwa i różnice fal mechanicznych i elektromagnetycznych.
Zastosowanie praw optyki geometrycznej – przyrządy optyczne.
Elementy mechaniki kwantowej – rozwiązanie problemu cząstki w jednowymiarowej studni potencjału

Laboratory classes:
Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

Prowadzący wybiera 10 ćwiczeń laboratoryjnych spośród poniższych:
- Szacowanie niepewności w pomiarach laboratoryjnych – obowiązkowe
- Swobodne spadanie
- Lepkość
- Wahadło fizyczne
- Moduł Younga
- Interferencja fal akustycznych
- Mostek Wheatstone’a
- Kondensatory
- Elektroliza
- Busola stycznych
- Współczynnik załamania światła dla ciał stałych
- Soczewki
- Polarymetr
- Dioda półprzewodnikowa
- Efekt fotoelektryczny
- Termometr oporowy i termopara
- Dozymetria

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 228 h
Module ECTS credits 9 ECTS
Participation in lectures 28 h
Realization of independently performed tasks 62 h
Preparation for classes 50 h
Participation in laboratory classes 28 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 30 h
Participation in auditorium classes 28 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Sposób obliczania oceny końcowej
Ocena końcowa (OK) obliczana jest według algorytmu:
1)w przypadku zdania I terminu egzaminu: OK = (3*E+C+L)/5
2)w przypadku zdania II terminu egzaminu (niezdania I terminu): OK = (2+2*E+C+L)/5
3)w przypadku zdania III terminu egzaminu (niezdania I i II terminu): OK = (2+2+E+C+L)/5
gdzie E – ocena pozytywna z egzaminu, C – ocena z ćwiczeń rachunkowych, L – ocena z
laboratorium

Prerequisites and additional requirements:

- zaliczenie ćwiczeń „Fizyka I” oraz opanowanie materiału wykładu z fizyki z semestru
pierwszego,
- znajomość fizyki ze szkoły średniej na poziomie podstawowym,
- znajomość elementów matematyki wyższej, niezbędnych do rozumienia wykładu z fizyki na
poziomie akademickim (rachunek wektorowy, różniczkowy i całkowy).

Recommended literature and teaching resources:

1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy Fizyki, tomy 1-3, PWN, Warszawa, 2003;
2. R. Feynman, Feynmana wykłady z fizyki T1, cz.1,2; V wydanie PWN Warszawa, 2007
3. J. Wolny, Podstawy Fizyki, Wydawnictwo JAK, 2011;
4. Z. Kąkol, „Fizyka” – Wykłady z fizyki;
5. Z. Kąkol, J. Żukrowski: „e-fizyka” – internetowy kurs fizyki,
6. Z. Kąkol, J. Żukrowski – symulacje komputerowe ilustrujące wybrane zagadnienia z fizyki.
Pozycje 4-6 dostępne ze stron: http://home.agh.edu.pl/~kakol/; http://open.agh.edu.pl

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None