Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fizyka
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CTC-1-203-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Technologia Chemiczna
Semestr:
2
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Baczmański Andrzej (andrzej.baczmanski@fis.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. inż. Baczmański Andrzej (andrzej.baczmanski@fis.agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Moduł obejmuje następujące zagadnienia z fizyki ogólnej: fale w ośrodkach sprężystych, elektryczność i magnetyzm, optyka, elementy fizyki współczesnej.

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 posiada uporządkowaną wiedzę obejmującą: mechanikę klasyczną, fale w ośrodkach sprężystych, elektromagnetyzm, optykę, elementy fizyki kwantowej, fizyki materii skondensowanej i fizyki jądrowej. TC1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania pomiarów fizycznych, rodzajów niepewności pomiarowych i sposobów ich wyznaczania. TC1A_W03 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do opisu zjawisk fizycznych i rozwiązywania typowych zadań dotyczących: mechaniki klasycznej, ruchu falowego, elektromagnetyzmu, optyki oraz elementów fizyki współczesnej. TC1A_U04 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Egzamin
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 obejmujacej: mechanikę klasyczną, fale w ośrodkach sprężystych, elektromagnetyzm, optykę, elementy fizyki kwantowej, fizyki materii skondensowanej i fizyki jądrowej. TC1A_U08, TC1A_U07, TC1A_U04, TC1A_U16 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki. TC1A_K01 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
M_K002 Student potrafi kreatywnie współpracować w zespole wykonującym pomiary laboratoryjne. TC1A_K12, TC1A_K05 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
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 posiada uporządkowaną wiedzę obejmującą: mechanikę klasyczną, fale w ośrodkach sprężystych, elektromagnetyzm, optykę, elementy fizyki kwantowej, fizyki materii skondensowanej i fizyki jądrowej. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania pomiarów fizycznych, rodzajów niepewności pomiarowych i sposobów ich wyznaczania. - - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do opisu zjawisk fizycznych i rozwiązywania typowych zadań dotyczących: mechaniki klasycznej, ruchu falowego, elektromagnetyzmu, 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 obejmujacej: mechanikę klasyczną, fale w ośrodkach sprężystych, elektromagnetyzm, optykę, elementy fizyki kwantowej, fizyki materii skondensowanej i fizyki jądrowej. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki. + + + - - - - - - - -
M_K002 Student potrafi kreatywnie współpracować w zespole wykonującym pomiary laboratoryjne. - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

Fale w ośrodkach sprężystych
- Fale podłużne i poprzeczne, kinematyczne równanie fali, parametry fali, równanie różniczkowe fali, fale stojące, barwa dźwięku, dudnienia, natężenie fali, efekt Dopplera, natężenie fali, czułość ucha ludzkiego.

Elektromagnetyzm
– Elektrostatyka: ładunki elektryczne, natężenie i linie sił pola elektrycznego, prawa Coulomba i Gaussa i ich zastosowania, relacje między potencjałem i natężeniem pola elektrycznego, zasada superpozycji pola elektrycznego, kondensatory – pojemność i wpływ dielektryka, energia pola elektrycznego, łączenie kondensatorów.
– Prąd elektryczny: makroskopowe i mikroskopowe prawo Ohma, zależność oporu elektrycznego od temperatury, nadprzewodniki, moc prądu elektrycznego, prawa Kirchhoffa, łączenie oporników.
– Pole magnetyczne: źródła i linie pola magnetycznego, ruch ładunku w polu magnetycznym (akcelerator, spektrometr masowy), siła elektrodynamiczna, moment magnetyczny, silnik elektryczny, prawa: Ampera, Biota-Savarta i Faradaya i ich zastosowania, prądnica, transformator, indukcyjność, energia pola magnetycznego.
- Magnetyczne właściwości ciał, dia-, para- i ferromagnetyki.
- Drgania i fale elektromagnetyczne: obwody LC i RLC, rezonans elektryczny, moc prądu zmiennego, równania Maxwella, fale elektromagnetyczne.

Optyka
– Właściwości światła, prawa optyki geometrycznej (Fermata i Snelliusa), zastosowania optyki geometrycznej.
– Optyka falowa, dyfrakcja i interferencja światła na jednej i dwóch szczelinach, siatka dyfrakcyjna, interferencja w cienkich warstwach, dyfrakcja promieni Roentgena, polaryzacja światła.

Elementy fizyki kwantowej
– Promieniowanie termiczne, efekt fotoelektryczny, model atomu Bohra, fale materii – hipoteza de Broglie’a, dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego i elektronów na sieci krystalicznej.
– Promieniowanie atomów wieloelektrodowych: promieniowanie X, lasery.

Elementy fizyki materii skondensowanej
- Pasma energetyczne w kryształach, metale, izolatory, półprzewodniki samoistne i domieszkowane, przyrządy półprzewodnikowe (dioda, tranzystor, dioda LED),

Elementy fizyki jądrowej
- Budowa jąder atomowych, defekt masy, rozpady promieniotwórcze, prawo rozpadu, rozszczepienie i synteza jąder, reaktor jądrowy i termojądrowy.

Ćwiczenia audytoryjne:

Forma zajęć: prezentacja i dyskusja problemów z dostarczonej wcześniej listy zadań. Obejmują one następujące tematy:
- Mechanika klasyczna – powtórzenie
- Fale w ośrodkach sprężystych
- Elektrostatyka
- Prąd elektryczny
- Pole magnetyczne i fale elektromagnetyczne
- Optyka geometryczna i falowa
- Wybrane elementy fizyki współczesnej

Ćwiczenia laboratoryjne:

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
- Dozymetria

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 232 godz
Punkty ECTS za moduł 9 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 60 godz
Przygotowanie do zajęć 50 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 30 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 30 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej wymaga uzyskania pozytywnych ocen z ćwiczeń audytoryjnych, ćwiczeń laboratoryjnych oraz egzaminu. 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 audytoryjnych (liczona jako średnia ze wszystkich terminów), L – ocena z ćwiczeń laboratoryjnych (liczona jako średnia ze wszystkich terminów).

Wymagania wstępne i dodatkowe:

- opanowanie materiału wykładu z fizyki z semestru pierwszego,
- znajomość elementów matematyki wyższej, niezbędnych do rozumienia wykładu z fizyki na poziomie akademickim (rachunek wektorowy, różniczkowy i całkowy).

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy Fizyki, tomy 1-3, PWN, Warszawa, 2003;
2. J. Orear, Fizyka, WNT, Warszawa, 1990;
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
7. Pracownia Fizyczna – materiały do laboratorium dostępne na stronie http://www.fis.agh.edu.pl/~pracownia_fizyczna

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Poniższe przykładowe publikacje dotyczą współczesnych metod fizycznych badania materii skondensowanej, głównie struktury krystalicznej i fizycznych właściwości ciał stałych, a w szczególności zjawiska sprężystości i plastyczności. W badaniach rozwijane są eksperymentalne metody oparte na zjawisku dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (w tym synchrotronowego) oraz neutronowego. Istotne w tych badaniach jest również oddziaływanie fal elektromagnetycznych oraz neutronów z materią.

1. A. Baczmański, K. Wierzbanowski, P. Lipiński, R.B. Helmholdt, G. Ekambaranathan, B. Pathiraj, Examination of the residual stress field in plastically deformed polycrystalline material, Philosophical Magazine A, 69, 437- 449 (1994)
2. K. Wierzbanowski, A.Baczmański and J. Tarasiuk, Badanie deformacji plastycznaj w materiałach o znaczeniu przemysłowym, Postępy Fizyki, 50, 11-12 (1999)
3. S.J. Skrzypek, A. Baczmański, W. Ratuszek and E. Kusior, New approach to stress analysis based on grazing-incidence X-ray diffraction, J. Appl. Cryst., 34, 427-435 (2001).
4. S.J. Skrzypek and A. Baczmański, Progress in X-ray Diffraction of Residual Macro-Stresses Determination Related to Surface Layer Gradients and Anisotropy, Advances in X-Ray Analysis, 124-145, 44, (2001)
5. M.E. Fitzpatrick, P.J. Withers, A. Baczmański, M.T. Hutchings, R. Levy, M.Ceretti and A. Lodini, Changes in the misfit stresses in an Al/SiCp metal matrix composite under plastic strain, Acta Materialia, 50, 1031-1040 (2002)
6. A. Baczmański, C. Braham and W. Seiler, Microstresses in Textured Polycrystals Studied by Multireflection Diffraction Method and Self Consistent Model, Philosophical Magazine A, 83, 3225-3246 (2003)
7. A. Baczmański, R. Levy-Tubiana, M. Fitzpatrick and A. Lodini, Phase stresses in Al/SiCp metal matrix composite determined by modelling and neutron diffraction, Journal of Neutron Research, 12, 5-8 (2004)
8. A. Baczmański, R. Levy-Tubiana, M.E. Fitzpatrick and A. Lodini, Elastoplastic properties of Al/SiCp metal matrix composite studied by self-consistent modelling and neutron diffraction, Acta Materialia, 52, 1565-1577 (2004)
9. A. Baczmański and C. Braham, Elastoplastic Properties of Duplex Steel Determined Using Neutron Diffraction and Self-Consistent Model, Acta Materialia, 59, 1133-1142 (2004)
10. A. Baczmański, C. Braham, W. Seiler, Evolution of plastic incompatibility stresses in duplex stainless steel determined by X-ray diffraction, Physica Status Solidi (a), 201, 2886-2899 (2004)
11. R. Dakhlaoui, A. Baczmanski, C. Braham, S. Wronski, K. Wierzbanowski and E.C. Oliver, Effect of residual stresses on individual phase mechanical properties of austeno-ferritic duplex stainless steel, Acta Materialia, 54, 5027-5039 (2006)
12. S. Wroński, A. Baczmański, R. Dakhlaoui, C. Braham, K. Wierzbanowski and E.C. Oliver, Determination of Stress Field in Textured Duplex Steel Using TOF Neutron Diffraction Method, Acta Materialia, 55, 6219-6233 (2007)
13. R. Dakhlaoui, C. Braham and A. Baczmański, Influence of chemical composition and residual stresses on mechanical properties of duplex stainless steel studied by X-ray and neutron diffraction, Journal of Neutron Research, 15, 131-137 (2007)
14. A. Baczmański, K. Wierzbanowski, P. Lipiński, B. Bacroix and A. Lodini, Residual stresses, dislocation density and recrystallization process, Journal of Neutron Research, 15, 137-143 (2007)
15. A. Baczmański, A. Tidu, P. Lipinski and K. Wierzbanowski, Grain Stresses and Elastic Energy in Ferritic Steel under Uniaxial Load, Zeitschrift für Kristallographie, 27, 81-88 (2008)
16. A. Baczmański, N. Hfaiedh, M. François, K. Saanouni and K. Wierzbanowski, Determination of Stored Elastic Energy in Plastically Deformed Copper, Zeitschrift für Kristallographie, 27, 65-72 (2008)
17. A. Baczmanski, P. Lipinski, A. Tidu, K. Wierzbanowski and B. Pathiraj, Quantitative estimation of incompatibility stresses and elastic energy stored in ferritic steel, J. Appl. Cryst, 41, 854–867 (2008)
18. S. Wroński, K. Wierzbanowski, A. Baczmański, A. Lodini, Ch. Braham and W. Seiler, X-ray grazing incidence technique – corrections in residual stress measurement – A Review, Powder Diffraction Suppl., 24, S1-S15 (2009)
19. L.Le Joncour, B.Panicaud, A.Baczmański, M.Francois, C.Braham, A.Paradowska, S.Wroński, R.Chiron, Damage in duplex steels studied at mesoscopic and macroscopic scales, Mechanics of Materials, 42 (2010) 1048–1063
20. R.Wawszczak, A.Baczmański, C.Braham, W.Seiler, M.Wróbel, K.Wierzbanowski, A.Lodini, Residual stress field in steel samples during plastic deformation and recovery processes, Philosophical Magazine, 91, (2011) 2263–2290
21. A. Baczmanski, L. Le Joncour, B. Panicaud, M. Francois, C. Braham, A. M. Paradowska, S. Wroński, S. Amara and R. Chirone, Neutron time-of-flight diffraction used to study aged duplex stainless steel at small and large deformation until sample fracture, Journal of Applied Crystallography, 44, (2011) 966-982.
22. A. Baczmański, A. Gaj, L. Le Joncour, S. Wroński, M. François, B. Panicaud, C. Braham & A.M. Paradowska, Study of stress localisation in polycrystalline grains using self-consistent modelling and neutron diffraction, Philosophical Magazine, 92 (2012) 3015-3035.
23. M.Marciszko, A.Baczmański, M.Wróbel, W.Seiler, C.Braham, J.Donges, M.Śniechowski, K.Wierzbanowski, Multireflection grazing incidence diffraction used for stress measurements in surface layers, Thin Solid Films, 530 (2013) 81–84.
24. M. Marciszko, A. Baczmański, M. Wróbel, W. Seiler, C. Braham, S. Wroński and R. Wawszczak, Problem of elastic anisotropy and stacking faults in stress analysis using multireflection grazing-incidence X-ray diffraction, Journal of Applied Crystallography, 48 (2015) 492–509.
25. M. Marciszko, A. Baczmański, C. Braham, M. Wróbel, W. Seiler, S. Wroński and K. Berent,
Analysis of stresses and crystal structure in the surface layer of hexagonal polycrystalline materials: a new methodology based on grazing incidence diffraction. Journal of Applied Crystallography, 49 (2016) 85-102.
26. A. Baczmański, Y. Zhao, E. Gadalińska, L. Le Joncour, S. Wroński, C. Braham, B. Panicaud, M. François, T. Buslaps, K. Soloducha M., Elastoplastic deformation and damage process in duplex stainless steels studied using synchrotron and neutron diffractions in comparison with a self-consistent model, International Journal of Plasticity. 81 (2016), 102–122
27. M. Marciszko, A. Baczmański, C. Braham, M. Wróbel, S. Wroński, G. Cios, Stress measurements by multi-reflection grazing-incidence X-ray diffraction method (MGIXD) using different radiation wavelengths and different incident angles, Acta Materialia, 123 (2017) 157–166.
28. Y. Zhao, S. Wroński, A. Baczmański, L. Le Joncour, M. Marciszko, T. Tokarski, M. Wróbel, M. François, B. Panicaud, Micromechanical behaviour of a two-phase Ti alloy studied using grazing incidence diffraction and a self-consistent model, Acta Materialia 136 (2017) 402-414.

Informacje dodatkowe:

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach obowiązkowych:

1. Ćwiczenia audytoryjne:
- Nieobecność na jednych zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału.
- Nieobecność na więcej niż jednych zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie ustnej/pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć.
- Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż jedne zajęcia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości wyrównania zaległości.

2. Ćwiczenia laboratoryjne:
Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na ćwiczeniach laboratoryjnych reguluje Regulamin Pracowni Fizycznej dostępny na stronie: http://www.fis.agh.edu.pl/~pracownia_fizyczna/index.php?p=regulaminy

Zasady zaliczania zajęć

1. Ćwiczenia audytoryjne:
- Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Ocena z ćwiczeń audytoryjnych jest średnią ważoną ocen uzyskanych z kolokwiów oraz aktywności na ćwiczeniach (oceny cząstkowe obliczane są zgodnie z Regulaminem Studiów AGH).
- Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczania z ćwiczeń audytoryjnych.
- Student, który opuścił więcej niż 50% wszystkich zajęć lub bez usprawiedliwienia więcej niż dwa zajęcia jest pozbawiony możliwości uzyskania zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych. Od takiej decyzji prowadzącego zajęcia student może się odwołać do prowadzącego przedmiot (moduł).

2.Ćwiczenia laboratoryjne:
Zasady zaliczania ćwiczeń laboratoryjnych reguluje Regulamin Pracowni Fizycznej dostępny na stronie: http://www.fis.agh.edu.pl/~pracownia_fizyczna/index.php?p=regulaminy

3. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnej oceny z przedmiotu „Wstęp do fizyki" w I semestrze oraz uzyskanie pozytywnych ocen z ćwiczeń audytoryjnych i ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu „Fizyka II" w II semestrze.