Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fizyka I
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
AMAT-1-403-s
Wydział:
Matematyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Matematyka
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Cieślak Jakub (Jakub.Cieslak@fis.agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Fizyka klasyczna, obejmuje elementy: mechaniki, dynamiki, szczególnej teorii względności, grawitacji, drgań i fal, mechaniki cieczy i gazów, termodynamiki.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student ma podstawową wiedzę, w zakresie fizyki klasycznej i współczesnej, na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych, oddziaływań fundamentalnych. MAT1A_U14, MAT1A_W01, MAT1A_U16, MAT1A_W03, MAT1A_U15, MAT1A_U11, MAT1A_U13, MAT1A_U12, MAT1A_W07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna
M_W002 Ma uporządkowaną wiedzę z mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, ruchu drgającego i falowego, grawitacji oraz podstaw termodynamiki MAT1A_U14, MAT1A_W01, MAT1A_W03, MAT1A_U15, MAT1A_U11, MAT1A_U13, MAT1A_U12, MAT1A_W07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z mechaniki, ruchu drgającego i falowego, grawitacji, termodynamiki. MAT1A_U14, MAT1A_W01, MAT1A_U16, MAT1A_W03, MAT1A_U15, MAT1A_U11, MAT1A_U13, MAT1A_U12, MAT1A_W07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna
M_U002 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej MAT1A_U14, MAT1A_U16, MAT1A_U15, MAT1A_U05 Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
60 30 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student ma podstawową wiedzę, w zakresie fizyki klasycznej i współczesnej, na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych, oddziaływań fundamentalnych. + + - - - - - - - - -
M_W002 Ma uporządkowaną wiedzę z mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, ruchu drgającego i falowego, grawitacji oraz podstaw termodynamiki + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z mechaniki, ruchu drgającego i falowego, grawitacji, termodynamiki. + + - - - - - - - - -
M_U002 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej + + - - - - - - - - -
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 zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 25 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 3 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
  1. Wprowadzenie

    Oddziaływania fundamentalne w fizyce. Przykłady wielkości fizycznych i ich podział. Definicje jednostek podstawowych w układzie SI. Wielkości wektorowe i skalarne. Operacje na wektorach.-2h

  2. Kinematyka.

    Definicja ruchu. Rodzaje ruchu. Prędkość średnia, chwilowa. Ruch prostoliniowy jednostajny. Ruch prostoliniowy zmienny. Przyspieszenie średnie, chwilowe. Ruch krzywoliniowy. Wektor wodzący i tor punktu. Równoważne równania skalarne. Prędkość i przyspieszenie w ruch krzywoliniowym. -3h

  3. Dynamika punktu materialnego

    Zasady dynamiki Newtona. Pęd. Przykłady sił występujących w mechanice. Dynamika ruchu punktu materialnego po okręgu. Praca, moc, energia mechaniczna, energia kinetyczna. Siły zachowawcze. Praca w polu sił ciężkości. Grawitacyjna energia potencjalna. Potencjalna energia sprężystości -2h

  4. Dynamika układu punktów materialnych

    Środek masy. Twierdzenie o ruchu środka masy. Siły zewnętrzne i wewnętrzne. Dynamika bryły sztywnej, rodzaje ruchów bryły sztywnej. Moment siły. Moment bezwładności. Twierdzenie Steinera. Moment pędu. Pierwsza, druga, trzecia zasada dynamiki ruchu obrotowego. Energia kinetyczna ruchu obrotowego. Toczenie się bryły- 4h

  5. Zasady zachowania w mechanice

    Zasada zachowania energii mechanicznej. Zasada zachowania pędu. Zasada zachowania momentu pędu – krętu -2h

  6. Siły bezwładności

    Inercjalne i nieinercjalne układy odniesienia. Przykłady sił bezwładności -2h

  7. Grawitacja

    Prawo grawitacji- powszechnego ciążenia. Ciężar ciał. Skalarny i wektorowy opis pola grawitacyjnego. Energia potencjalna w polu grawitacyjnym. Prędkości kosmiczne -2h

  8. Elementy szczególnej teorii względności

    Postulaty Einsteina. Pomiary prędkości światła. Doświadczenie. Michelson’a-Morley’a. Transformacja Lorentza. Masa i energia relatywistyczna -2h

  9. Budowa Układu Słonecznego

    Zasada Kopernikańska, pochodzenie i elementy Układu Słonecznego, reguła Titusa-Body’ego, charakterystyka poszczególnych planet w Układzie Słonecznym, inne układy planetarne – 2h

  10. Ruch drgający i falowy

    Drgania harmonicznie proste. Drgania złożone. Dudnienia, składanie drgań harmonicznych prostopadłych. Ruch falowy. Rodzaje fal, prędkości rozchodzenia się fal. Fala harmoniczna płaska. Zasada Huygensa. Dyfrakcja fal. Interferencja fal, fale stojące. Fale akustyczne, źródła fal akustycznych, dźwięki, tony, barwy. Zjawisko Dopplera. -3h

  11. Mechanika cieczy i gazów

    Prawo Pascala. Prawo Archimedesa. Pływanie ciał. Przepływ cieczy i gazów. Równanie ciągłości. Prawo Bernouliego. Przepływ cieczy rzeczywistych i gazów. Lepkość, wzór Stokes’a. Siła Magnusa -3h

  12. Termodynamika

    Zerowa zasada termodynamiki. Pomiar temperatury. Kinetyczna teoria gazu doskonałego. Równanie stanu gazu, równanie Clapeyrona. Ciśnienie gazu doskonałego. Kinetyczna interpretacja temperatury. Rozkład Maxwella. Ruchy Browna. Ciepło, praca i energia wewnętrzna. Pierwsza zasada termodynamiki. Praca sił ciśnienia. Ciepło przemiany. Energia wewnętrzna, zasada ekwipartycji energii. Silniki cieplne. Druga zasada termodynamiki. Entropia- 4h

Ćwiczenia audytoryjne (30h):
  1. Podstawy rachunku wektorowego

    -student potrafi wykonywać operacje matematyczne na wektorach (dodawanie, odejmowanie, mnożenie, wyznaczanie długości wektora),
    -student potrafi zastosować definicję iloczynu skalarnego i wektorowego w rozwiązywaniu zadań,
    -student potrafi rozkładać wektor na składowe w zadanym układzie współrzędnych,
    -student potrafi opisać położenie w biegunowym układzie odniesienia i dokonać transformacji pomiędzy kartezjańskim i biegunowym układem odniesienia.

  2. Podstawy kinematyki

    student potrafi wyznaczać chwilowe wartości prędkości i przyspieszenia punktu przy użyciu pochodnej,
    -student potrafi wyznaczać chwilowe wartości prędkości i położenia przy użyciu całki,
    -student potrafi wyznaczać wartości średnie prędkości i przyspieszenia.

  3. Dynamika punktu materialnego

    - student potrafi zidentyfikować siły działające na ciało.
    - student potrafi zastosować zasady dynamiki Newtona do rozwiązywania zadań
    - student potrafi zidentyfikować i wyznaczyć siły bezwładności w układzie nieinercjalnym.

  4. Ruch postępowy i obrotowy bryły sztywnej

    -student potrafi wyznaczyć momenty bezwładności wybranych brył sztywnych,
    - student potrafi wyznaczyć zależności kinematyczne i energetyczne w ruchu postępowym i obrotowym brył

  5. Zasady zachowania pędu, energii i krętu

    - student potrafi zastosować definicję środka masy w rozwiązywaniu zadań,
    - student potrafi zastosować zasadę zachowania pędu w rozwiązywaniu zadań.
    - student potrafi zastosować zasadę zachowania energii mechanicznej w rozwiązywaniu zadań.
    -student potrafi zastosować zasadę zachowaniu krętu do rozwiązywania zadań

  6. Prawo grawitacji

    - student potrafi wyznaczyć siłę oddziaływania między masami
    - student potrafi wyznaczyć rozkład natężenia pola grawitacyjnego i potencjału wokół zadanego układu mas,
    - student potrafi wyznaczyć pracę związaną z przemieszczeniem masy punktowej w zadanym polu grawitacyjnym,
    -student potrafi zastosować prawo grawitacji do wyznaczenia ruchu planet i sztucznych satelitów.

  7. Ruch drgający i falowy

    - student potrafi wyznaczyć wielkości występujące w ruchu drgającym (położenie równowagi, częstotliwość, okres, amplitudę, fazę drgań, energię kinetyczna i potencjalną) w układach poruszających się ruchem harmonicznym prostym,
    -student potrafi obliczyć częstotliwość drgań własnych układu, współczynnik tłumienia i częstotliwość rezonansową
    - student potrafi opisać efekty superpozycji fal o zadanych parametrach,
    - student potrafi wyznaczyć parametry fali (długość, częstotliwość, okres) zmienione poprzez ruch źródła fali i/lub odbiornika.

  8. Mechanika cieczy i gazów

    -student potrafi zastosować prawa przepływu cieczy i gazów do rozwiązywania zadań

  9. Termodynamika

    - student potrafi stosować I zasadę termodynamiki w obliczeniach przemian gazowych,
    - student potrafi przeprowadzać obliczenia bilansu cieplnego, z uwzględnieniem ciepła właściwego i ciepła przemiany,
    - student potrafi wyznaczyć sprawność silników cieplnych.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie klasycznego wykładu tablicowego wzbogaconego o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem. Pisemne kolokwia obejmują materiał omawiany na ćwiczeniach, ale zadania rozwiązywane na kolokwiach są inne niż te, rozwiązane wcześniej na ćwiczeniach.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zasady zaliczania ćwiczeń audytoryjnych: podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest koniec zajęć w danym semestrze. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczania.
Student, którego średnia wszystkich ocen uzyskanych w ciągu semestru na danych zajęciach jest mniejsza niż 2.5 traci prawo do uzyskania zaliczenia z tych zajęć w terminie poprawkowym.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena z ćwiczeń audytoryjnych obliczana jest następująco: procent uzyskanych punktów (suma z przeprowadzonych kolokwiów i aktywności na ćwiczeniach) przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Ocena z ćwiczeń audytoryjnych jest równocześnie oceną końcową.

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

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 pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie, lecz nie później niż w ostatnim tygodniu trwania zajęć. Dodatkowo, każda nieobecność na zajęciach skutkuje obniżeniem oceny z ćwiczeń o 0.5.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość podstaw analizy matematycznej i statystyki matematycznej.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:
  1. Z. Kąkol „_Fizyka_” – wykłady z fizyki
  2. R. Resnick, D. Halliday, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa
  3. J. Orear, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa.
  4. A. Hennel, Zadania i problemy z Fizyki, PWN
  5. A. Bobrowski, „Fizyka- Krótki kurs” WNT Warszawa 1983
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak