Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Wybrane zagadnienia szczególnej i ogólnej teorii względnosci
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-1-004-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Przybycień Mariusz (mariusz.przybycien@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. inż. Przybycień Mariusz (mariusz.przybycien@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Celem przedmiotu jest przedstawienie ciekawych zagadnień wynikających ze szczególnej i ogólnej teorii względności Einsteina.

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 i rozumie podstawowe idee szczegolnej teorii względności. FT1A_W04, FT1A_W01, FT1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna
M_W002 Student zna i rozumie podstawowe idee ogólnej teorii względności. FT1A_W04, FT1A_W01, FT1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna
Umiejętności
M_U001 Student potrafi rozwiązać wybrane zagadnienia STW posługując się odpowiednim aparatem matematycznym. FT1A_U03, FT1A_U06, FT1A_U02, FT1A_U01, FT1A_U04 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna
M_U003 Student potrafi jakościowo rozwiązać wybrane zagadnienia OTW i wykonać proste rachunki. FT1A_U03, FT1A_U06, FT1A_U01, FT1A_U04 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna
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 i rozumie podstawowe idee szczegolnej teorii względności. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student zna i rozumie podstawowe idee ogólnej teorii względności. + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi rozwiązać wybrane zagadnienia STW posługując się odpowiednim aparatem matematycznym. + + - - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi jakościowo rozwiązać wybrane zagadnienia OTW i wykonać proste rachunki. + + - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Wykład 1

    Zasada względności. Niezmienniczość względem transformacji Galileusza. Dylatacja czasu. Skrócenie długości.

  2. Wykład 2

    Transformacje Lorentza. Niezmienniczy interwał czasoprzestrzenny. Diagramy Minkowskiego. Związek TL z obrotami.

  3. Wykład 3

    Relatywistyczny efekt Dopplera. Paradoks bliźniąt. Relatywistyczne dodawanie prędkości.

  4. Wykład 4

    Ruch przyspieszony. Transformacje przyspieszenia. Pośpieszność. Upływ czasu w układzie nieinercjalnym.

  5. Wykład 5

    Dynamika relatywistyczna. Transformacje Lorentza energii i pędu. Masa niezmiennicza. Zderzenia i rozpady cząstek. Siła w dynamice relatywistycznej. Rakieta o napędzie fotonowym.

  6. Wykład 6

    Czterowektory. Niezmienniki transformacji Lorentza.

  7. Wykład 7

    Kinematyka i dynamika relatywistyczna. Energia w układzie środka masy. Energia cząstki w układzie spoczynkowym innej cząstki. Różniczkowy przekrój czynny. Relatywistyczny opis rozpraszania elastycznego.

  8. Wykład 8

    Teoria względności i elektrodynamika.

  9. Wykład 9

    Ogólna teoria względności. Lokalność inercjalnych układów odniesienia. Grawitacyjna dylatacja czasu. Układ jednostajnie przyspieszony. Czarna dziura w mechanice Newtona. Metryka Schwarzschilda.

  10. Wykład 10

    Energia w geometrii Schwarzschilda. Swobodny spadek na czarną dziurę. Lokalny pomiar energii cząstki. Opis ruchu cząstki w pobliżu czarnej dziury. Horyzont zdarzeń. Opis ruchu cząstki pod horyzontem zdarzeń.

  11. Wykład 11

    Moment pędu w geometrii Schwarzschilda. Efektywny potencjał w geometrii Schwarzschilda. Precesja peryhelium Merkurego.

  12. Wykład 12

    Ruch światła w geometrii Schwarzschilda. Co widzimy patrząc na niebo wokół czarnej dziury? Zakrzywienie trajektorii światła w polu grawitacyjnym. Pierścienie Einsteina.

  13. Wykład 13

    Wirująca czarna dziura. Metryka Kerra. Ruch światła w geometrii Kerra. Swobodny spadek na wirującą czarną dziurę. Cząstki o ujemnej energii.

  14. Wyklad 14

    Wstęp do rachunku tensorowego. Równanie Einsteina.

Ćwiczenia audytoryjne:
Ćwiczenia rachunkowe o tematyce zgodnej z programem wykładów

Efekty kształcenia:
Student potrafi rozwiązać analitycznie podstawowe problemy wykorzystując podejście relatywistyczne. Student potrafi zinterpretować jakościowo zachowanie się światła i obiektów materialnych w silnym polu grawitacyjnym.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 26 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 30 godz
Przygotowanie do zajęć 32 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Zaliczenie ćwiczeń na podstawie aktywności (zal). Ocena końcowa na podstawie wyniku kolokwium obejmującego tematykę wykładów i ćwiczeń rachunkowych (procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH).

Student ma prawo do nieusprawiedliwionych nieobecności na 20% zajęć z ćwiczeń rachunkowych i projektu. Większa liczba nieobecności skutkuje brakiem zaliczenia bez możliwości pisania kolokwiów poprawkowych.
Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach: nie ma potrzeby wyrównywania zaległości spowodowanych nieobecnościami – ocena z ćwiczeń rachunkowych wystawiana jest na podstawie ocen cząstkowych uzyskanych na zajęciach na których student był obecny.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość fizyki i matematyki na poziomie II roku studiów Fizyki Technicznej.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1) Mechanika, L.D. Landau, J.M. Lifszyc, PWN, 2006.
2) Mechanika Klasyczna, tom 1 i 2, J.R. Taylor, PWN, 2008.
3) Classical Dynamics of Particles and Systems, S.T. Thornton, J.B. Marion, Brooks Cole, 2006.
4) Introduction to Classical Mechanics, D. Morin, Cambridge, 2004.
5) Spacetime Physics, E.F. Taylor i J.A. Wheeler, W.H.Freeman, 1992.
6) Dynamics and Relativity, W.D. McComb, Oxford Univ. Press, 2000.
7) Problems and Solutions on Mechanics, Lim Yung-kuo, World Scientific, 1994.
8) Zadania i problemy z fizyki (tom I), A.Hennel i in., PWN 1999.
9) Zbiór zadań z fizyki, J. Araminowicz, PWN 1985.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak