Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Fizyka 1
Course of study:
2019/2020
Code:
RAIR-1-102-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Automatics and Robotics
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Baczmański Andrzej (andrzej.baczmanski@fis.agh.edu.pl)
Module summary

Moduł obejmuje następujące zagadnienia z fizyki ogólnej: podstawy mechaniki klasycznej, drgania i fale sprężyste, termodynamika i wstęp do elektrostatyki.

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: is able to
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki. AIR1A_K03 Activity during classes,
Participation in a discussion
Skills: he can
M_U001 Student potrafi pozyskiwać informacje z podręczników, baz danych oraz internetu i krytycznie je oceniać. AIR1A_U02 Activity during classes,
Participation in a discussion
M_U002 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z kinematyki i dynamiki ruchu postępowego. AIR1A_U02 Activity during classes,
Test
M_U003 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań dotyczących ruchu w polu grawitacyjnym, drgań mechanicznych i ruchu falowego. AIR1A_U02 Activity during classes,
Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student posiada podstawową wiedzę na temat ogólnych zasad fizyki, rachunku wektorowego, wielkości fizycznych, oddziaływań fundamentalnych. AIR1A_W02 Activity during classes,
Test
M_W002 Student posiada wiedzę teoretyczną z podstaw mechaniki klasycznej, ruchu drgającego i falowego, termodynamiki oraz elektrostatyki. AIR1A_W02 Activity during classes,
Test
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
45 30 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki. + + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi pozyskiwać informacje z podręczników, baz danych oraz internetu i krytycznie je oceniać. + + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z kinematyki i dynamiki ruchu postępowego. - + - - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań dotyczących ruchu w polu grawitacyjnym, drgań mechanicznych i ruchu falowego. - - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student posiada podstawową wiedzę na temat ogólnych zasad fizyki, rachunku wektorowego, wielkości fizycznych, oddziaływań fundamentalnych. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student posiada wiedzę teoretyczną z podstaw mechaniki klasycznej, ruchu drgającego i falowego, termodynamiki oraz elektrostatyki. + + - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 120 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 45 h
Preparation for classes 25 h
Realization of independently performed tasks 48 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (30h):

Wiadomości wstępne
-Cele i metody nauk fizycznych, działy fizyki; aktualny pogląd na temat struktury Wszechświata: struktura i elementarne składniki materii, oddziaływania fundamentalne, historia Wszechświata; układ jednostek SI.

Uzupełnienie wiadomości z matematyki
- Przypomnienie i wprowadzenie elementów matematyki niezbędnych w wykładzie z fizyki (wektory, rachunek różniczkowy, definicja całki nieoznaczonej i oznaczonej).

Podstawy mechaniki klasycznej
- Kinematyka punktu materialnego: wielkości charakteryzujące ruch jednostajny, jednostajnie zmienny oraz ruch po okręgu. Transformacja Galileusza.
- Zasady dynamiki Newtona, przykłady sił rzeczywistych. Zasady zachowania: pędu i momentu pędu dla punktu materialnego i układu ciał.
- Układy inercjalne i nieinercjalne, siły bezwładności.
- Siły zachowawcze i niezachowawcze. Praca, energia i moc. Zasada zachowania energii. Zderzenia.
- Prawo grawitacji Newtona. Prawa Keplera. Prędkości kosmiczne.
- Ruch obrotowy bryły sztywnej.

Ruch drgający i fale sprężyste
- Oscylator harmoniczny: prosty, z tłumieniem oraz siłą wymuszającą; rezonans. Wahadło matematyczne.
- Fale w ośrodkach sprężystych: fale podłużne i poprzeczne, kinematyczne równanie fali i jego parametry, różniczkowe równanie falowe, fale stojące, dudnienia, fale akustyczne, efekt Dopplera, natężenie fali.

Termodynamika
- Teoria kinetyczno-molekularna gazu, równanie stanu gazu, zasada ekwipartycji energii, 0 i I zasada termodynamiki, ciepło właściwe, przemiany gazowe,
- II zasada termodynamiki i jej zastosowanie (silnik, lodówka), statystyczna i klasyczna definicja entropii, III zasada termodynamiki, gaz rzeczywisty – równanie Van der Waalsa.

Elektrostatyka
– 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.

Auditorium classes (15h):

Forma zajęć: prezentacja i dyskusja problemów z dostarczonej wcześniej listy zadań.
Obejmują one następujące tematy:
- Rachunek wektorowy.
- Kinematyka punktu materialnego.
- Dynamika punktu materialnego w układach inercjalnych i nieinercjalnych.
- Praca i energia mechaniczna.
- Zasady zachowania: pędu, energii i momentu pędu.Opis ruchu w polu grawitacyjnym.
- Ruch obrotowy bryły sztywnej.
- Drgania mechaniczne i fale w ośrodkach sprężystych.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

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 bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż jedne zajęcia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości poprawkowego zaliczania zajęć. Od takiej decyzji prowadzącego zajęcia student może się odwołać do prowadzącego przedmiot (moduł).

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Method of calculating the final grade:

Warunkiem koniecznym uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest pozytywna ocena z ćwiczeń audytoryjnych. Ocena końcowa jest równa średniej ważonej równej 0.3*KW + 0.7*OC, gdzie KW -ocena z kolokwium z wykładów oraz OC – ocena z ćwiczeń audytoryjnych.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

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.

Prerequisites and additional requirements:

- znajomość fizyki ze szkoły średniej na poziomie podstawowym
- znajomość podstaw analizy matematycznej oraz podstawowych funkcji matematycznych

Recommended literature and teaching resources:

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

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

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.

Additional information:

None