Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Physics I
Course of study:
2017/2018
Code:
EIB-1-140-s
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Biomedical Engineering
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Toboła Janusz (tobola@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Toboła Janusz (tobola@fis.agh.edu.pl)
dr hab. inż. Nizioł Jacek (niziol@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Wiendlocha Bartłomiej (wiendlocha@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 dostrzega potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej. IB1A_W02 Activity during classes,
Participation in a discussion
Skills
M_U001 Student stara się wykorzystać poznane prawa i zasady zachowania metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z mechaniki, ruchu drgającego i falowego, hydrodynamiki i termodynamiki fenomenologicznej. IB1A_W02 Test,
Execution of exercises
Knowledge
M_W001 Student ma podstawową wiedzę, w zakresie fizyki klasycznej i współczesnej, na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych, oddziaływań fundamentalnych. IB1A_W02 Test,
Execution of exercises
M_W002 Student ma podstawową wiedzę z mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, ruchu drgającego, falowego w ośrodkach sprężystych oraz hydrostatyki i hydrodynamiki i elementów termodynamiki. IB1A_W02 Test,
Execution of exercises
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 dostrzega potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej. + + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student stara się wykorzystać poznane prawa i zasady zachowania metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z mechaniki, ruchu drgającego i falowego, hydrodynamiki i termodynamiki fenomenologicznej. - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma podstawową wiedzę, w zakresie fizyki klasycznej i współczesnej, na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych, oddziaływań fundamentalnych. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student ma podstawową wiedzę z mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, ruchu drgającego, falowego w ośrodkach sprężystych oraz hydrostatyki i hydrodynamiki i elementów termodynamiki. + + - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Wstęp do przedmiotu.

    Wprowadzenie do przedmiotu fizyka (podstawowe działy fizyki, metodyka, wielkości fizyczne i ich zakresy, układy jednostek, prawa, zasady, teorie, modele. Metody matematyczne w fizyce.

  2. Kinematyka punktu materialnego.

    Kinematyka punktu materialnego (prędkość, przyspieszenie).Opis ruchu 1-wymiarowego (przykłady). Opis ruchu na płaszczyźnie (rzut ukośny, ruch jednostajny po okręgu). Układ krzywoliniowy. Układy inercjalne oraz transformacja Galileusza.

  3. Dynamika punktu materialnego.

    Zasady dynamiki Newtona. Przykłady zastosowań. Masa i ciężar. Siły tarcia (tarcie statyczne i dynamiczne). Układy inercjalne i nieinercjalne (siły bezwładności). Przyśpieszenie odśrodkowe i Coriolisa (przykłady). Rozwiązywanie prostych równań ruchu.

  4. Praca i energia.

    Praca, moc, energia. Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej. Energia potencjalna, siły zachowawcze. Zasada zachowania energii.

  5. Układy wielu punktów materialnych.

    Ruch układu środka masy, zasada zachowania pędu, układy o zmiennej masie. Kinematyka ruchu obrotowego (prędkość i przyspieszenie kątowe). Porównanie ruchu prostoliniowego i obrotowego (wokół stałej osi). Moment pędu, moment siły.Prawa Newtona dla ruchu obrotowego.

  6. Dynamika bryły sztywnej.

    Moment bezwładności i energia kinetyczna ruchu obrotowego. Praca i moc w ruchu obrotowym. Zasada zachowania momentu pędu (przykłady).Siły żyroskopowe (precesja, nutacja). Warunki równowagi ciał sztywnych.

  7. Grawitacja.

    Prawo powszechnego ciążenia i pojęcie siły centralnej. Wyznaczanie stałej G. Prawa Keplera. Ruchy planet i satelitów. Prędkości kosmiczne. Pole grawitacyjne (natężenie i potencjał pola). Energia kinetyczna i potencjalna dla pola 1/r.

  8. Ruch drgający.

    Ruch prosty harmoniczny (sprężyna, wahadła). Tłumienie w ruchu drgającym (dekrement tłumienia). Drgania wymuszone i zjawisko rezonansu mechanicznego. Składanie drgań.

  9. Płyny doskonałe.

    Ciśnienie, wzór barometryczny. Prawo Pascala i prawo Archimedesa. Podstawy opisu dynamiki płynów. Prawo ciągłości strumienia. Równanie Bernoulliego (przykłady zastosowań).

  10. Fale I.

    Rodzaje fal (równanie fali płaskiej, prędkość fazowa, prędkość grupowa). Zasada Huygensa. Odbicie i załamanie fal. Dyfrakcja i interferencja. Rozchodzenie się fal sprężystych w gazach, cieczach i ciałach stałych.

  11. Fale II.

    Transport energii w ruchu falowym, fale stojące, dudnienia fal, analiza fal złożonych, efekt Dopplera. Zasada superpozycji i rozkład Fouriera.

  12. Elementy termodynamiki.

    Temperatura i jej pomiar. Ciepło, pojemność cieplna, ciepło właściwe. Rozszerzalność termiczna ciał. Praca gazu. I zasada termodynamiki. Równanie stanu gazu doskonałego i poprawki van der Waalsa. Przemiany gazowe. procesy odwracalne i nieodwracalne. Entropia i II zasada termodynamiki. Cykl Carnot.

  13. Kinetyczna teoria gazów .

    Gaz doskonały i rzeczywisty, ciśnienie i temperatura a wielkości kinetyczne, Energia wewnętrzna a temperatura. Zasada ekwipartycji energii, rozkład Maxwella prędkości cząstek.

  14. Elementy teorii względności.

    Zasady względności, doświadczenie Michelsona-Morleya. Transformacje Lorentza, kontrakcja długości i dylatacja czasu, relatywistyczne dodawanie prędkości. Interwał czasoprzestrzenny, równoważność masy i energii. Interpretacja geometryczna zdarzeń (stożek Minkowskiego).

Auditorium classes:
Dyskusja zagadnień i problemów sygnalizowanych na wykładzie i przeznaczonych do samodzielnego rozwiązywania.

W praktyce oznacza to przygotowanie rozwiązań średnio 5-6 zadań na każde ćwiczenia. Zestawy zadań będą udostępnione z tygodniowym wyprzedzeniem. Formą sprawdzenia wiedzy studentów będą przede wszystkim krótkie sprawdziany (15-20 min.) z zadań zbliżonych do rozwiązywanych podczas ćwiczeń.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 107 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Participation in lectures 28 h
Participation in auditorium classes 28 h
Preparation for classes 40 h
Examination or Final test 8 h
Contact hours 3 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa (OK) jest średnią ważoną oceny z ćwiczeń (OC) i oceny z egzaminu (OE):

OK = 0.6 OE + 0.4 OC

Jednak w przypadku uzyskania oceny pozytywnej (3.0) dopiero w ostatnim terminie egzaminu, 3.0 staje się również oceną końcową (czyli OC=3.0).

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw analizy matematycznej.

Recommended literature and teaching resources:

1. D. Halliday, R. Resnick, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa.
2. J. Orear, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa.
3. M. Herman, A. Kalestyński, L. Widomski, Podstawy fizyki (dla kandydatów na wyższe uczelnie), PWN.
4. Z. Kąkol, J. Żukrowski „e-fizyka” – internetowy kurs fizyki.
5. Z. Kąkol, J. Żukrowski – symulacje komputerowe ilustrujące wybrane zagadnienia z fizyki.
6. Materiały dydaktyczne na serwerze WFiIS http://www.ftj.agh.edu.pl/pl/40.html
7. Notatki i materiały własne do wykładu (JT).

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

Additional scientific publications not specified

Additional information:

Podstawą zaliczenia ćwiczeń rachunkowych z fizyki jest uzyskanie ponad połowy sumy punktów z każdego sprawdzianu. W przypadku braku zaliczenia student będzie mógł przystąpić do dwóch kolokwiów poprawkowych w sesji egzaminacyjnej i poprawkowej, organizowanych wspólnie dla wszystkich grup ćwiczeniowych. Ćwiczenia rachunkowe są obowiązkowe, choć tolerowana jest nieobecność na maksymalnie czterech zajęciach (2 bez usprawiedliwienia oraz 2 z usprawiedliwieniem). Studenci są zobowiązani do zaliczenia sprawdzianów, które odbyły się podczas ich nieobecności (formę zaliczenia ustala prowadzący ćwiczenia).

Wykład kończy się egzaminem w formie pisemnej (czas trwania 2h), do którego mogą przystąpić osoby, które otrzymały zaliczenie z ćwiczeń. W przypadku niezaliczenia egzaminu w terminie podstawowym, studenci mają prawo ponadto przystąpić do dwóch terminów poprawkowych, a ich forma jest pisemna lub ustna.