Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Fizyka 2
Course of study:
2019/2020
Code:
RAIR-1-202-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Automatics and Robotics
Semester:
2
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: termodynamika, elektryczność i magnetyzm, optyka, elementy fizyki współczesnej.

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
M_K002 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole wykonującym pomiary laboratoryjne. AIR1A_K02 Report,
Execution of laboratory classes
Skills: he can
M_U001 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań dotyczących termodynamiki, elektrostatyki, pola magnetycznego, prądów stałych i zmiennych, optyki oraz fizyki współczesnej. AIR1A_U02 Activity during classes,
Examination,
Test
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. AIR1A_U02 Test,
Report,
Execution of laboratory classes,
Oral answer
M_U003 Student potrafi pozyskiwać informacje z podręczników, baz danych oraz Internetu i krytycznie je oceniać. AIR1A_U02 Activity during classes,
Participation in a discussion
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student posiada uporzadkowaną wiedzę obejmującą mechanikę klasyczną, ruch drgający i falowy, termodynamikę, elektrostatykę, prąd elektryczny oraz pole magnetyczne. AIR1A_W02 Activity during classes,
Examination,
Test,
Report,
Execution of laboratory classes,
Oral answer
M_W002 Student posiada uporzadkowaną wiedzę obejmującą fale elektromagnetyczne i obwody prądu zmiennego, optykę, podstawy teorii względności, elementy fizyki kwantowej, fizyki materii skondensowanej i fizyki jądrowej. AIR1A_W02 Activity during classes,
Examination,
Test,
Report,
Execution of laboratory classes,
Oral answer
M_W003 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania pomiarów fizycznych, rodzajów niepewności pomiarowych i sposobów ich wyznaczania. AIR1A_W02 Test,
Report,
Execution of laboratory classes
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
74 30 30 14 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. + + + - - - - - - - -
M_K002 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole wykonującym pomiary laboratoryjne. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań dotyczących termodynamiki, elektrostatyki, pola magnetycznego, prądów stałych i zmiennych, optyki oraz 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. - - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi pozyskiwać informacje z podręczników, baz danych oraz Internetu i krytycznie je oceniać. + + + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student posiada uporzadkowaną wiedzę obejmującą mechanikę klasyczną, ruch drgający i falowy, termodynamikę, elektrostatykę, prąd elektryczny oraz pole magnetyczne. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student posiada uporzadkowaną wiedzę obejmującą fale elektromagnetyczne i obwody prądu zmiennego, optykę, podstawy teorii względności, elementy fizyki kwantowej, fizyki materii skondensowanej i fizyki jądrowej. + + - - - - - - - - -
M_W003 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania pomiarów fizycznych, rodzajów niepewności pomiarowych i sposobów ich wyznaczania. - - + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 211 h
Module ECTS credits 8 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 74 h
Preparation for classes 60 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 h
Realization of independently performed tasks 60 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (30h):

Prąd elektryczny – makroskopowe i mikroskopowe prawo Ohma, zależność oporu elektrycznego od temperatury, nadprzewodniki, moc prądu elektrycznego, prawa Kirchhoffa, łączenie oporników.

Pole magnetyczne
- 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.

Fale elektromagnetyczne i obwody prądu zmiennego
- Równania Maxwella, drgania i fale elektromagnetyczne, falowody.
- Obwody LC i RLC, rezonans elektryczny, prąd zmienny.

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

Podstawy szczególnej teorii względności

Elementy fizyki kwantowej
- Promieniowanie termiczne, efekt fotoelektryczny, model atomu Bohra.
- Fale materii – hipoteza de Broglie’a, dyfrakcja elektronów i neutronów na sieci krystalicznej.
- Równanie Schrodingera, interpretacja funkcji falowej, kwantowy opis atomów wieloelektronowych.
- Promieniowanie atomów wieloelektronowych: dyskretne widmo promieniowania, promieniowanie widzialne, nadfioletowe i rentgenowskie; lasery.

Elementy fizyki materii skondensowanej
- Kryształy i ich wiązania, pasma energetyczne, 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.

Auditorium classes (30h):

Forma zajęć: prezentacja i dyskusja problemów z dostarczonej wcześniej listy zadań.
Obejmują one następujące tematy:
- Termodynamika.
- Elektrostatyka.
- Prąd elektryczny (stały).
- Pole magnetyczne i fale elektromagnetyczne.
- Obwody prądu zmiennego.
- Optyka geometryczna i falowa.
- Elementy fizyki współczesnej.

Laboratory classes (14h):

Prowadzący wybiera 6 ćwiczeń laboratoryjnych spośród poniższych:

- Szacowanie niepewności w pomiarach laboratoryjnych – obowiązkowe
- Swobodne spadanie
- Wahadło fizyczne
- Moduł Younga
- Interferencja fal akustycznych
- Próżnia
- Mostek Wheatstone’a
- Kondensatory
- Elektroliza
- Busola stycznych
- Obwody LCR
- Halotron
- Współczynnik załamania światła dla ciał stałych
- Soczewki
- Dyfrakcja i interferencja światła laserowego
- Dioda półprzewodnikowa
- Efekt fotoelektryczny
- Termometr oporowy i termopara
- Dozymetria

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.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

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 bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa zajęcia może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości poprawkowego zaliczania zajęć. 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 „Fizyka I" w I semestrze oraz uzyskanie pozytywnych ocen z ćwiczeń audytoryjnych i ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu „Fizyka II" w II semestrze.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – 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.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Method of calculating the final grade:

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).

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

1.Ćwiczenia audytoryjne:
- Nieobecność na dwóch zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału.
- Nieobecność na więcej niż dwóch 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 dwa zajęcia 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

Prerequisites and additional requirements:

- 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).

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
7. Pracownia Fizyczna – materiały do laboratorium dostępne na stronie http://www.fis.agh.edu.pl/~pracownia_fizyczna.

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. 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)
5. 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)
6. 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)
7. A. Baczmański and C. Braham, Elastoplastic Properties of Duplex Steel Determined Using Neutron Diffraction and Self-Consistent Model, Acta Materialia, 59, 1133-1142 (2004)
8. 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)
9. 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)
10. 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)
11. 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)
12. 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)
13. 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)
14. 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)
15. 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
16. 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
17. 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.
18. 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.
19. 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.
20. 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.
21. 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.
22. 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
23. 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.
24. 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