Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Mechanika i fizyka statystyczna
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFM-1-102-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Medyczna
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. Kułakowski Krzysztof (kulakowski@fis.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. Kułakowski Krzysztof (kulakowski@fis.agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Przedmiot jest wprowadzeniem do kursu fizyki i obejmuje mechanikę i mechanikę statystyczną.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student zna podstawowe pojęcia z zakresu mechaniki i rozumie pytania i problemy sformułowane przy użyciu tych pojęć FM1A_W01, FM1A_W04 Egzamin
M_W002 Student zna podstawowe pojęcia z zakresu fizyki statystycznej i rozumie pytania i problemy sformułowane przy użyciu tych pojęć FM1A_W01, FM1A_W04 Egzamin
Umiejętności
M_U001 Student umie zastosować do opisu powyższych pojęć podstawowe narzędzia matematyczne: wektory, rachunek różniczkowy i całkowy FM1A_U04, FM1A_U08, FM1A_U09, FM1A_U07, FM1A_U02 Kolokwium
M_U002 Student potrafi rozwiązać proste problemy z mechaniki i fizyki statystycznej FM1A_U04, FM1A_U08, FM1A_U09, FM1A_U07, FM1A_U02 Kolokwium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student zna podstawowe pojęcia z zakresu mechaniki i rozumie pytania i problemy sformułowane przy użyciu tych pojęć + - - - - - - - - - -
M_W002 Student zna podstawowe pojęcia z zakresu fizyki statystycznej i rozumie pytania i problemy sformułowane przy użyciu tych pojęć + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie zastosować do opisu powyższych pojęć podstawowe narzędzia matematyczne: wektory, rachunek różniczkowy i całkowy - + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi rozwiązać proste problemy z mechaniki i fizyki statystycznej - + - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

1. Fizyka jako dyscyplina naukowa. Wektory. Składowe siły. Układ współrzędnych
2. Pochodna, całka. II zasada Newtona. Równanie ruchu
3. Nieinercjalne układy współrzędnych. Siła bezwładności, Coriolisa i dośrodkowa
4. Operator nabla: grad, div, rot.
5. Grawitacja: potencjał. Pole potencjalne.
6. Zasada zachowania energii. Praca w polu sił-całka po torze.
7. Zasada zachowania pędu. Układ CM i LAB.
8. Elementy szczególnej teorii względności – kinematyka
7. Prawa Keplera. Zasada zachowania momentu pędu.
9. Momenty bezwładności brył. Całka po objętości. Układ sferyczny
10. Drgania swobodne i tłumione. Składanie drgań
11. Drgania z siłą wymuszającą. Rezonans amplitudy i mocy
12. Składanie drgań
13. Tensory. Równanie własne
14. Odkształcenie sprężyste. Prawo Hooke’a. Stałe elastyczne
15. Ciecz nielepka. Równanie ciągłości
16. Ciecz lepka. Tarcie.
17. Nieliniowe równania ruchu. Chaos deterministyczny
18. Elementy rachunku prawdopodobieństwa. Rozkłady Bernoulliego, Poissona, Gaussa.
19. Zasada ekwipartycji energii. Rozkład Maxwella-Boltzmanna. Energia wewnętrzna
20. Rozkłady kanoniczne
21. Statystyczna interpretacja entropii. Paradoks Gibbsa
22. Formalizm sumy statystycznej. Technika adiabatycznego ochładzania
23. Zasady termodynamiki -fenomenologicznie. Warunki zachodzenia procesu
24. Przemiany gazowe.
25. Silniki cieplne. Cykl Carnota
26. Pochodna substancjalna. Równanie Boltzmanna. Twierdzenie H
27. Błądzenie przypadkowe. Równanie dyfuzji.
28. Równania fundamentalne. Metoda macierzy przejścia.
29. Przejście fazowe ciecz-gaz. Gaz Van der Waalsa
30. Przejście fazowe porządek-nieporządek. Wskaźniki krytyczne. Teoria średniego pola
31. Modelowanie reakcji chemicznych. Przykłady: bakterie, efekt Schlogla

Ćwiczenia audytoryjne:

1. Zastosowania rachunku wektorowego, pojęcia prędkości i przyspieszenia
2. Zasady zachowania. Drgania
3. Termodynamika fenomenologiczna
4. Mechanika statystyczna

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 280 godz
Punkty ECTS za moduł 10 ECTS
Udział w wykładach 60 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 60 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 60 godz
Przygotowanie do zajęć 100 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ćwiczenia audytoryjne zakończą się zaliczeniem. Oceny z ćwiczeń i z egzaminu będą ustalane zgodnie ze skalą ocen obowiązującą w regulaminie AGH, przyporządkowującą procent opanowania materiału konkretnej ocenie (Par.13, pkt.1). Warunkiem koniecznym przystąpienia do egzaminu będzie uzyskanie z ćwiczeń noty co najmniej 3.0. Nota końcowa będzie średnią arytmetyczną z noty z ćwiczeń i noty z egzaminu.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Wiedza i umiejętności w zakresie matematyki i fizyki na poziomie szkoły średniej

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. – Podstawy fizyki, tom 1 i 2, PWN 2001
Andrzej K. Wróblewski, Janusz A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki t. 1, PWN 1984.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

M.J.Krawczyk, K.Malarz, B.Kawecka-Magiera, A.Z.Maksymowicz, K.Kułakowski “Spin-glass properties of an Ising antiferromagnet on the Archimedean $(3,12^2$) lattice” Phys. Rev. B 72 (2005) 24445
J.Szkutnik, K.Kułakowski “Chaos in piecewisely integrable train model for two blocks” Int. J. Mod. Phys. C13 (2002) 41
P.Gawronski, K.Kułakowski “Chaos of two particles in the ding-a-ling model” Comput. Phys. Commun. 147 (2002) 608
A. Mańka-Krasoń, A. Mwijage, K. Kułakowski, “Clustering in random line graphs”, Comp. Phys. Commun. 181 (2010) 118
J. Tomkowicz, K. Kułakowski, “Scaling of spin avalanches in growing networks”, Phys. Rev. E 81 (2010) 52101

Informacje dodatkowe:

I – Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:
Obecność na ćwiczeniach jest obowiązkowa. Jeżeli na opuszczonych przez studenta zajęciach było kolokwium, student może nadrobić stracone punkty jeżeli otrzyma wyższą notę z kolokwiów na których się pojawił. Studenci którzy nie uzyskali zaliczenia mogą przystąpić do kolokwium poprawkowego pod koniec semestru.
II – Zasady zaliczania zajęć: ćwiczenia audytoryjnych
Podstawą zaliczenia są oceny z kolokwiów, których pewna ilość odbywa się w semestrze. Studenci którzy nie uzyskali zaliczenia mogą przystąpić do kolokwium poprawkowego pod koniec semestru.