Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Physics I
Course of study:
2019/2020
Code:
NIMN-1-202-s
Faculty of:
Non-Ferrous Metals
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Inżynieria Metali Nieżelaznych
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Różański Kazimierz (rozanski@fis.agh.edu.pl)
Module summary

Student uzyskuje uporządkowaną wiedzę na temat mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, ruchu drgającego i ruchu falowego oraz podstaw hydrostatyki i hydrodynamiki oraz elementów termodynamiki.
Problemy i zadania dyskutowane na ćwiczeniach rachunkowych pozwalają studentowi ugruntować wiedzę zdobywaną na wykładzie.

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 dostrzega potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej w kontekście zastosowań w inżynierii materiałowej. IMN1A_K01 Examination,
Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Student stara się wykorzystać poznane prawa i zasady zachowania metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z mechaniki, ruchu drgającego i falowego, hydrodynamiki i termodynamiki fenomenologicznej. IMN1A_U01 Examination,
Activity during classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student ma podstawową wiedzę, w zakresie fizyki klasycznej i współczesnej, na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych, oddziaływań fundamentalnych. IMN1A_W01 Examination,
Activity during classes
M_W002 Student ma podstawową wiedzę z mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, ruchu drgającego, falowego w ośrodkach sprężystych oraz hydrostatyki i hydrodynamiki i elementów termodynamiki. IMN1A_W01 Examination,
Activity during 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
60 30 30 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 dostrzega potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej w kontekście zastosowań w inżynierii materiałowej. + + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student stara się wykorzystać poznane prawa i zasady zachowania metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z mechaniki, ruchu drgającego i falowego, hydrodynamiki i termodynamiki fenomenologicznej. + + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma podstawową wiedzę, w zakresie fizyki klasycznej i współczesnej, na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych, oddziaływań fundamentalnych. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student ma podstawową wiedzę z mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, ruchu drgającego, falowego w ośrodkach sprężystych oraz hydrostatyki i hydrodynamiki i elementów termodynamiki. + + - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 175 h
Module ECTS credits 7 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 h
Preparation for classes 60 h
Realization of independently performed tasks 53 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (30h):
  1. Wstęp do przedmiotu.

    Wprowadzenie do przedmiotu fizyka (podstawowe działy fizyki, metodyka, wielkości fizyczne i ich zakresy, układy jednostek, prawa, zasady, teorie, modele). Metody matematyczne w fizyce.

  2. Kinematyka punktu materialnego.

    Kinematyka punktu materialnego (prędkość, przyspieszenie). Opis przykładów ruchu 1-wymiarowego. Opis ruchu na płaszczyźnie (rzut ukośny, ruch jednostajny po okręgu). Układy krzywoliniowe. Układy inercjalne oraz transformacja Galileusza.

  3. Dynamika punktu materialnego.

    Zasady dynamiki Newtona. Przykłady zastosowań. Masa i ciężar. Siły tarcia (tarcie statyczne i dynamiczne). Układy inercjalne i nieinercjalne (siły bezwładności). Przyśpieszenie odśrodkowe i Coriolisa (przykłady). Rozwiązywanie prostych równań ruchu.

  4. Praca i energia.

    Praca, moc, energia. Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej. Energia potencjalna, siły zachowawcze. Zasada zachowania energii.

  5. Układy wielu punktów materialnych.

    Ruch układu środka masy, zasada zachowania pędu, układy o zmiennej masie. Kinematyka ruchu obrotowego (prędkość i przyspieszenie kątowe). Porównanie ruchu prostoliniowego i ruchu obrotowego wokół stałej osi. Moment pędu, moment siły. Prawa Newtona dla ruchu obrotowego.

  6. Kinematyka i dynamika bryły sztywnej.

    Moment bezwładności i energia kinetyczna ruchu obrotowego. Praca i moc w ruchu obrotowym. Zasada zachowania momentu pędu (przykłady). Siły żyroskopowe. Warunki równowagi ciał sztywnych.

  7. Grawitacja.

    Prawo powszechnego ciążenia i pojęcie siły centralnej. Wyznaczanie stałej G. Prawa Keplera. Ruchy planet i satelitów. Prędkości kosmiczne. Pole grawitacyjne (natężenie i potencjał pola). Energia kinetyczna i potencjalna dla pola_ 1/r_.

  8. Ruch drgający.

    Ruch prosty harmoniczny (sprężyna, wahadła). Tłumienie w ruchu drgającym (dekrement tłumienia). Drgania wymuszone i zjawisko rezonansu mechanicznego. Składanie drgań.

  9. Płyny doskonałe.

    Ciśnienie, wzór barometryczny. Prawo Pascala i prawo Archimedesa. Podstawy opisu dynamiki płynów. Prawo ciągłości strumienia. Równanie Bernoulliego (przykłady zastosowań).

  10. Fale I.

    Rodzaje fal (równanie fali płaskiej, prędkość fazowa, prędkość grupowa). Zasada Huygensa. Odbicie i załamanie fal. Dyfrakcja i interferencja. Rozchodzenie się fal sprężystych w gazach, cieczach i ciałach stałych.

  11. Fale II.

    Transport energii w ruchu falowym, fale stojące, dudnienia fal, analiza fal złożonych, efekt Dopplera. Zasada superpozycji i rozkład Fouriera.

  12. Elementy termodynamiki.

    Temperatura i jej pomiar. Ciepło, pojemność cieplna, ciepło właściwe. Rozszerzalność termiczna ciał. Praca gazu. I zasada termodynamiki. Równanie stanu gazu doskonałego i poprawki van der Waalsa. Przemiany gazowe. procesy odwracalne i nieodwracalne. Entropia i II zasada termodynamiki. Cykl Carnot.

  13. Kinetyczna teoria gazów .

    Gaz doskonały i rzeczywisty, ciśnienie i temperatura a wielkości kinetyczne, Energia wewnętrzna a temperatura. Zasada ekwipartycji energii, rozkład Maxwella prędkości cząstek.

  14. Elementy teorii względności.

    Zasady względności, doświadczenie Michelsona-Morleya. Transformacje Lorentza, kontrakcja długości i dylatacja czasu, relatywistyczne dodawanie prędkości. Interwał czasoprzestrzenny, równoważność masy i energii. Interpretacja geometryczna zdarzeń (stożek Minkowskiego).

Auditorium classes (30h):
Dyskusja zagadnień i problemów sygnalizowanych na wykładzie i przeznaczonych do samodzielnego rozwiązywania.

W praktyce oznacza to przygotowanie rozwiązań 5-6 zadań na każde ćwiczenia. Zestawy zadań są udostępniane z tygodniowym wyprzedzeniem. Formą sprawdzenia wiedzy studentów będą krótkie sprawdziany (15-20 min.) z zadań zbliżonych do tych, które są rozwiązywane lub dyskutowane podczas ćwiczeń.

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

Prowadzący ustala, zgodnie z Regulaminem Studiów, warunki zaliczenia ćwiczeń i komunikuje je studentom na pierwszych zajęciach. Podstawą zaliczenia ćwiczeń rachunkowych z fizyki jest uzyskanie ponad połowy maksymalnej ilości punktów ze wszystkich sprawdzianów (odpowiedzi ustne przy tablicy i kolokwia). W przypadku braku zaliczenia student może przystąpić do dwóch kolokwiów poprawkowych, jednego w sesji egzaminacyjnej a drugiego w sesji poprawkowej, organizowanych wspólnie dla wszystkich grup ćwiczeniowych.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – 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.
  • Auditorium classes:
    – 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.
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa (OK) jest średnia ważoną ocen z egzaminu (OE) i ćwiczeń rachunkowych (OC).

OK = 0.6 OE + 0.4 OC

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

Prowadzący ćwiczenia rachunkowe ustala, zgodnie z Regulaminem Studiów, warunki wyrównywania zaległości spowodowanych nieobecnością studenta na zajęciach i komunikuje je studentom na pierwszych zajęciach. Studenci są zobowiązani do zaliczenia sprawdzianów, które odbyły się podczas ich nieobecności (formę zaliczenia ustala prowadzący ćwiczenia).

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw analizy matematycznej.

Recommended literature and teaching resources:

1. D. Halliday, R. Resnick, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa.
2. J. Orear, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa.
3. M. Herman, A. Kalestyński, L. Widomski, Podstawy fizyki (dla kandydatów na wyższe uczelnie), PWN.
4. Z. Kąkol, J. Żukrowski „e-fizyka” – internetowy kurs fizyki.
5. Z. Kąkol, J. Żukrowski – symulacje komputerowe ilustrujące wybrane zagadnienia z fizyki.
6. Materiały dydaktyczne na serwerze WFiIS http://www.ftj.agh.edu.pl/pl/40.html
7. Notatki i materiały własne do wykładu (JT).

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

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None