Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Mechanika i fizyka statystyczna
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
JMNB-1-109-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikro- i nanotechnologie w biofizyce
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. Kułakowski Krzysztof (kulakowski@fis.agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Przedmiot jest wprowadzeniem do kursu fizyki i obejmuje mechanikę i mechanikę statystyczną.

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 zna podstawowe pojęcia z zakresu mechaniki i rozumie pytania i problemy sformułowane przy użyciu tych pojęć MNB1A_W01 Egzamin
M_W002 Student zna podstawowe pojęcia z zakresu fizyki statystycznej i rozumie pytania i problemy sformułowane przy użyciu tych pojęć MNB1A_W01 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi rozwiązać proste problemy z mechaniki i fizyki statystycznej MNB1A_U04, MNB1A_U02, MNB1A_U01 Kolokwium
M_U002 Student umie zastosować do opisu powyższych pojęć podstawowe narzędzia matematyczne: wektory, rachunek różniczkowy i całkowy MNB1A_U04, MNB1A_U02, MNB1A_U01 Kolokwium
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
120 60 60 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 zna podstawowe pojęcia z zakresu mechaniki i rozumie pytania i problemy sformułowane przy użyciu tych pojęć + - - - - - - - - - -
M_W002 Student zna podstawowe pojęcia z zakresu fizyki statystycznej i rozumie pytania i problemy sformułowane przy użyciu tych pojęć + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi rozwiązać proste problemy z mechaniki i fizyki statystycznej - + - - - - - - - - -
M_U002 Student umie zastosować do opisu powyższych pojęć podstawowe narzędzia matematyczne: wektory, rachunek różniczkowy i całkowy - + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 282 godz
Punkty ECTS za moduł 10 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 120 godz
Przygotowanie do zajęć 80 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 80 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (60h):

1. Fizyka jako dyscyplina naukowa. Wektory. Składowe siły. Układ współrzędnych
2. Pochodna, całka. II zasada Newtona. Równanie ruchu
3. Nieinercjalne układy współrzędnych. Siła bezwładności, Coriolisa i dośrodkowa
4. Operator nabla: grad, div, rot.
5. Grawitacja: potencjał. Pole potencjalne.
6. Zasada zachowania energii. Praca w polu sił-całka po torze.
7. Zasada zachowania pędu. Układ CM i LAB.
8. Elementy szczególnej teorii względności – kinematyka
7. Prawa Keplera. Zasada zachowania momentu pędu.
9. Momenty bezwładności brył. Całka po objętości. Układ sferyczny
10. Drgania swobodne i tłumione. Składanie drgań
11. Drgania z siłą wymuszającą. Rezonans amplitudy i mocy
12. Składanie drgań
13. Tensory. Równanie własne
14. Odkształcenie sprężyste. Prawo Hooke’a. Stałe elastyczne
15. Ciecz nielepka. Równanie ciągłości
16. Ciecz lepka. Tarcie.
17. Nieliniowe równania ruchu. Chaos deterministyczny
18. Elementy rachunku prawdopodobieństwa. Rozkłady Bernoulliego, Poissona, Gaussa.
19. Formalizm funkcji tworzących
20. Zasada ekwipartycji energii. Rozkład Maxwella-Boltzmanna. Energia wewnętrzna
21. Rozkłady kanoniczne
22. Statystyczna interpretacja entropii. Paradoks Gibbsa
23. Formalizm sumy statystycznej. Technika adiabatycznego ochładzania
24. Zasady termodynamiki -fenomenologicznie. Warunki zachodzenia procesu
25. Przemiany gazowe.
26. Silniki cieplne. Cykl Carnota
27. Pochodna substancjalna. Równanie Boltzmanna. Twierdzenie H
28. Błądzenie przypadkowe. Równanie dyfuzji.
29. Równania fundamentalne. Metoda macierzy przejścia.
30. Przejście fazowe ciecz-gaz. Gaz Van der Waalsa
31. Przejście fazowe porządek-nieporządek. Wskaźniki krytyczne. Teoria średniego pola
32. Modelowanie reakcji chemicznych. Przykłady: bakterie, efekt Schlogla

Ćwiczenia audytoryjne (60h):

1. Zastosowania rachunku wektorowego, pojęcia prędkości i przyspieszenia
2. Zasady zachowania. Drgania
3. Termodynamika fenomenologiczna
4. Mechanika statystyczna

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi 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.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych.

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:

Ćwiczenia audytoryjne zakończą się zaliczeniem. Oceny z ćwiczeń i z egzaminu będą ustalane zgodnie ze skalą ocen obowiązującą w regulaminie AGH, przyporządkowującą procent opanowania materiału konkretnej ocenie (Par.13, pkt.1). Warunkiem koniecznym przystąpienia do egzaminu będzie uzyskanie z ćwiczeń noty co najmniej 3.0. Nota końcowa będzie średnią arytmetyczną z noty z ćwiczeń i noty z egzaminu.

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

Obecność na wykładach nie jest obowiązkowa. Dostępne konsultacje.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Wiedza i umiejętności w zakresie matematyki i fizyki na poziomie szkoły średniej

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. – Podstawy fizyki, tom 1 i 2, PWN 2001
Andrzej K. Wróblewski, Janusz A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki t. 1, PWN 1984.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
B.Kawecka-Magiera, A.Maksymowicz, M.Kowal, K.Kułakowski “Spin-spin correlations in site-disordered +/-J 2D Ising spin g lasses” Int. J. Mod. Phys. C9 (1998) 685

K.Kułakowski “Relaxation and limit cycles in a global version of the quenched Kauffman model” Physica A216 (1995) 120
K.Kułakowski, M.Antoniuk, J.Deskur, P.Gawronski “Some computational problems with magnetic structure of YMn2” J. Magn. Magn. Mater. 196-199 (1999) 824

Informacje dodatkowe:

I – Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:
Obecność na ćwiczeniach jest obowiązkowa. Jeżeli na opuszczonych przez studenta zajęciach było kolokwium, student może nadrobić stracone punkty jeżeli otrzyma wyższą notę z kolokwiów na których się pojawił. Studenci którzy nie uzyskali zaliczenia mogą przystąpić do kolokwium poprawkowego pod koniec semestru.
II – Zasady zaliczania zajęć: ćwiczenia audytoryjnych
Podstawą zaliczenia są oceny z kolokwiów, których pewna ilość odbywa się w semestrze. Studenci którzy nie uzyskali zaliczenia mogą przystąpić do kolokwium poprawkowego pod koniec semestru.