Instytut Politechniczny

Transkrypt

1 Kod przedmiotu: PLPILA02-IPELE-I-IpB S Pozycja planu: B4 1 Nazwa przedmiotu Fizyka I A. Podstawowe dane 2 Rodzaj przedmiotu Podstawowy/Obowiązkowy 3 Kierunek studiów Elektrotechnika 4 Poziom studiów I stopnia (inż.) 5 Forma studiów Studia stacjonarne 6 Profil studiów praktyczny 7 Rok studiów pierwszy 8 Specjalność 1. Systemy Automatyki i Elektroniki 2. Odnawialne Źródła Energii 9 Jednostka prowadząca Instytut Politechniczny, kierunek studiów 10 Liczba punktów ECTS 5 11 Imię i nazwisko nauczyciela (li), stopień lub tytuł naukowy, adres 12 Język wykładowy polski 13 Przedmioty wprowadzające nie dotyczy 14 Wymagania wstępne nie dotyczy prof. nadzw. dr Stanisław Różański (srozansk@astanet.com.pl ) wykład, ćwiczenia audytoryjne 15 Cele przedmiotu: C1 Doskonalenie i rozszerzenie umiejętności posługiwania się najważniejszymi prawami, teoriami i pojęciami fizycznymi, C2 Wykształcenie umiejętności opisywania świata według współczesnych teorii fizycznych. C3 Doskonalenie umiejętności wykorzystania uzyskanej wiedzy w innych dziedzinach nauki i techniki. C4 Wykształcenie umiejętności posługiwania się zdobytą wiedzą do rozwiązywania problemów, zadań i konstruowania teorii fizycznych. B. Semestralny/tygodniowy rozkład zajęć według planu studiów Ćwiczenia Ćwiczenia Ćwiczenia Zajęcia Wykłady Seminaria Semestr audytoryjne laboratoryjne projektowe terenowe (W) (Ć) (L) (P/S) (S) (T) I

2 2. PRZEDMIOTOWE EFEKTY KSZTAŁCENIA (wg KRK) Efekt EP1 EP2 EP3 EP4 EP5 EP6 EP7 EP8 EP9 EP10 Odniesienie przedmiotowych Po zakończeniu przedmiotu i potwierdzeniu efektów kształcenia do osiągnięcia efektów kształcenia student: efektów kształcenia dla celów kierunku obszaru definiuje i opisuje ruch jednostajny, prostoliniowy, ruch jednostajnie zmienny oraz ruchu po okręgu. C1, C2 K_ELE_W03 T1P_W01 zna i stosuje zasady dynamiki Newtona, pojęcie pędu, zasadę zachowania pędu, definicję energii kinetycznej i potencjalnej oraz zasadę zachowania energii C1, C2 K_ELE_W03 T1P_W01 mechanicznej. Zna prawa ruchu bryły sztywnej. zna i objaśnia podstawowe pojęcia charakteryzujące K_ELE_W03 T1P_W01 C1, C2 pole grawitacyjne. zna założenia szczególnej (STW) i ogólnej (OTW) teorii względności oraz podstawy optyki C1, C2 K_ELE_W03 T1P_W01 relatywistycznej zna podstawy statyki i dynamiki płynów C1, C2, C3 K_ELE_W03 T1P_W01 zna podstawy ruchu falowego w ośrodkach sprężystych oraz podstawy akustyki C1, C2 K_ELE_W03 T1P_W01 zna i rozumie podstawowe pojęcia termodynamiki C1, C2, fenomenologicznej C3 K_ELE_W03 T1P_W01 potrafi poprawnie i efektywnie zastosować poznane K_ELE_U02 T1P_U09 zasady i prawa fizyki do jakościowej i ilościowej analizy C1, C2, zagadnień fizycznych o charakterze inżynierskim C4 potrafi pracować indywidualnie i w małym zespole, potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniający dotrzymanie terminu. Potrafi opracować dokumentację realizacji zadania inżynierskiego. ma świadomość pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia wspólnie realizowane zadania. Rozumie prawne aspekty i skutki działalności inżynierskiej. C3, C4 C3, C4 K_ELE_U35 K_ELE_K03 T1P_U03 T1P_U08 T1P_U07 T1P_K03 3. TREŚCI PROGRAMOWE ODNIESIONE DO EFEKTÓW KSZTAŁCENIA T Treści programowe liczba godzin EP T1W T2W Forma: wykład (TW) Wielkości skalarne i wektorowe w fizyce (Pojęcie wielkości skalarnej i wektorowej. Przykłady wielkości skalarnych i wektorowych. Metody dodawania wektorów. Różnica wektorów. Iloczyn skalarny i wektorowy.) Kinematyka punktu materialnego (Pojęcie ruchu, toru ruchu, względności ruchu, układu odniesienia i punktu materialnego. 2 EP1, EP2 2 EP1

3 Wektor przemieszczenia a droga. Definicja prędkości średniej i chwilowej. Definicja przyspieszenia średniego i chwilowego. Ruch jednostajny, prostoliniowy. Ruch jednostajnie zmienny.) T3W Dynamika punktu materialnego (I, II i III zasada dynamiki Newtona konsekwencje i stosowalność zasad dynamiki. Definicja pędu. Uogólnienie II zasady dynamiki Newtona zmiana pędu i popęd siły. Zasada zachowania pędu. Ruch środka masy. Zasada względności Galileusza układy inercjalne i nieinercjalne. Siły zachowawcze i niezachowawcze.) T4W Ruch bryły sztywnej (Definicja bryły sztywnej. Moment siły. Moment bezwładności różnych brył. Twierdzenie Steinera. Moment pędu. Związek między momentem pędu i momentem siły. Zasada zachowania momentu pędu. Bąk symetryczny zjawisko precesji. Warunki równowagi bryły sztywnej.) T5W Pole grawitacyjne (Trzy prawa Keplera. Prawo powszechnego ciążenia Newtona - siła grawitacji. Definicja pracy i mocy. Praca w polu grawitacyjnym jednorodnym i w polu centralnym, pole zachowawcze. Praca siły stałej i zmiennej. Energia kinetyczna i potencjalna. Zasada zachowania energii mechanicznej. Ciężar a masa ciała. Gęstość a ciężar właściwy.) T6W Opis pola grawitacyjnego (Energia potencjalna w polu jednorodnym i centralnym. Natężenie pola grawitacyjnego. Potencjał grawitacyjny. Swobodne spadanie ciał. Rzuty w polu grawitacyjnym rzut pionowy w górę, rzut pionowy w dół, rzut poziomy, rzut ukośny.) T7W Szczególna teoria względności Einsteina (Metody wyznaczania prędkości światła. Transformacja Galileusza a transformacja Lorentza. Doświadczenie Michelsona- Morleya. Założenia szczególnej teorii względności (STW) i ich konsekwencje skrócenie Fitzgeralda-Lorentza, dylatacja czasu. Paradoksy i inne niespodzianki w STW. Dynamika relatywistyczna.) T8W Ogólna teoria względności Einsteina (Zasada równoważności Einsteina i jej konsekwencje. Przewidywania i doświadczenia potwierdzające OTW. Zależność geometrii czasoprzestrzeni od pola grawitacyjnego. Czarne dziury. Ugięcie światła w pobliżu wielkich mas. Doświadczenie Pounda i Rebki.) T9W Elementy optyki relatywistycznej (Zmiana długości fali światła przy odbiciu od ruchomego zwierciadła. Prawo odbicia światła w relatywistyce. Zawężenie kąta obserwacji źródła światła. Relatywistyczne zjawisko Dopplera.) T10W Statyka płynów (Definicja ciśnienia. Ciśnienie hydrostatyczne. Prawo Pascala. Równowaga cieczy w naczyniach połączonych. Parcie hydrostatyczne. Prawo Archimedesa. Pływanie ciał. Nurek Kartezjusza. Doświadczenie Torricellego. Doświadczenie von 2 EP2 2 EP2 2 EP3 2 EP3 2 EP4 2 EP4 2 EP4 2 EP5

4 Guericke z półkulami magdeburskimi. Sposoby pomiaru ciśnienia - barometr.) T11W Dynamika płynów (Przepływ cieczy doskonałej w rurach o zmiennym przekroju. prawo ciągłości dla cieczy. Równanie Bernoulliego. Równanie Torricellego. Rurka Pitota i Venturiego. 2 EP5 Elementy kinetycznej teorii cieczy.) T12W Podstawy ruchu falowego w ośrodkach sprężystych (Definicja fali mechanicznej. Opis biegnącej fali sinusoidalnej. Zasada superpozycji fal. Zasada Huygensa. Interferencja fal z duch źródeł warunki wzmacniania i wygaszania fal. 2 EP6 Dyfrakcja fal na przeszkodach oraz ugięcie na granicy ośrodków. Prędkość fali mechanicznej oraz jej energia. Fala stojąca na strunie. Prawo Hooke a.) T13W Podstawy akustyki (Własności fal dźwiękowych. Efekty towarzyszące rozchodzeniu się dźwięku interferencja, dyfrakcja, echo, dudnienia, pogłos, zjawisko Dopplera. 2 EP6 Przekroczenie bariery dźwięku stożek Macha. Natężenie dźwięku, poziom natężenia, głośność.) T14W Podstawowe pojęcia termodynamiki fenomenologicznej (Energia wewnętrzna, ciepło, praca. Zerowa zasada termodynamiki. Sposoby pomiaru temperatury - skalowanie termometrów. Pierwsza zasada 2 EP7 termodynamiki. Równoważność ciepła i pracy. Termiczna rozszerzalność liniowa i objętościowa ciał.) T15W Przemiany termodynamiczne (Podstawowe równanie kinetycznej teorii gazów. Równanie stanu gazu doskonałego. Równanie Clapeyrona. Przemiany gazowe izotermiczna, izobaryczna, izochoryczna i adiabatyczna. Ciepło właściwe gazu doskonałego. 2 EP7 Zasada ekwipartycji energii. Druga zasada termodynamiki. Pojęcie entropii.) Forma: Ćwiczenia audytoryjne (TĆ) T1Ć Rozwiązywanie zadań elementy rachunku wektorowego 1 EP1, EP2 T2Ć Rozwiązywanie zadań kinematyka punktu materialnego 2 EP1, EP8, EP9, EP10 T3Ć T4Ć Rozwiązywanie zadań dynamika punktu materialnego 2 Rozwiązywanie zadań ruch bryły sztywnej 2 EP2, EP8, EP2, EP8, T5Ć Rozwiązywanie zadań elementy grawitacji, STW i OTW 2 EP4, EP8,

5 T6Ć Rozwiązywanie zadań statyka i dynamika płynów 2 EP5, EP8, T7Ć T8Ć Rozwiązywanie zadań ruch falowy, akustyka 2 Rozwiązywanie zadań elementy termodynamiki 2 EP6, EP8, EP7, EP8, 4. LITERATURA Literatura podstawowa Literatura uzupełniająca 1. Różański, S.A., Fizyka repetytorium, Wydawnictwo PWSZ, Piła 2. Różański, S.A., Przez fizykę na skróty, Wydawnictwo PWSZ, Piła 3. Jędrzejewski, J., Kruczek, W., Kujawski, A.,2002. Zbiór zadań z fizyki, tom 1-2, WNT, Warszawa 4. Halliday, D., Resnick, R., Walker, J., Podstawy fizyki, tom 1-5, PWN, Warszawa 1. Kittel, Ch., Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa 2. Różański, S.A., Zbiór zadań z fizyki z przykładowymi rozwiązaniami, Wydawnictwo PWSZ, Piła 5. METODY DYDAKTYCZNE Wykład Forma Ćwiczenia audytoryjne Metody dydaktyczne Wykład multimedialny ilustrowany doświadczeniami. Rozwiązywanie zadań ilustrujących zagadnienia przedstawione i omawiane na wykładzie. 6. METODY WERYFIKACJI PRZEDMIOTOWYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Przedmiotowy efekt kształcenia E P E U T K S W S U Forma oceny P R O D S E P S K I EP1 EP2 EP3

6 EP4 EP5 EP6 EP7 EP8 EP9 EP10 EP egzamin pisemny EU egzamin ustny T test K kolokwium SW sprawdzian wiedzy SU sprawdzenie umiejętności praktycznych P prezentacja R raport/referat O obserwacja w czasie zajęć D dyskusja SE seminarium PS prace samokształceniowe studentów KI konsultacje indywidualne 7. KRYTERIA OCENY OSIĄGNIĘCIA PRZEDMIOTOWYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Efekt kształcenia EP1 EP2 Kryteria oceny 2 3-3,5 4 4,5 5 pojęć z kinematyki punktu materialnego. Nie jest w stanie rozwiązać zadań o niewielkim pojęć z dynamiki punktu materialnego oraz ruchu bryły sztywnej. Nie jest w stanie rozwiązać zadań o niewielkim stopniu trudności. z kinematyki punktu materialnego. i z dynamiki punktu materialnego oraz ruchu bryły sztywnej. i z kinematyki punktu materialnego. Poprawnie stosuje wiadomości, z dynamiki punktu materialnego oraz ruchu bryły sztywnej. Poprawnie stosuje wiadomości, pełny zakres wiedzy z kinematyki punktu materialnego. złożone pełny zakres wiedzy z dynamiki punktu materialnego oraz ruchu bryły sztywnej. złożone

7 EP3 EP4 EP5 EP6 EP7 pojęć opisujących pole grawitacyjne. Nie jest w stanie rozwiązać zadań o niewielkim pojęć z zakresu STW, OTW oraz optyki relatywistycznej. Nie jest w stanie rozwiązać zadań o niewielkim stopniu trudności. pojęć ze statyki i dynamiki płynów. Nie jest w stanie rozwiązać zadań o niewielkim stopniu trudności. pojęć z ruchu falowego w ośrodkach sprężystych oraz akustyki. Nie jest w stanie rozwiązać zadań o niewielkim znaczenia z termodynamiki fenomenologicznej. Nie jest w stanie rozwiązać zadań o opisujących pole grawitacyjne. i z zakresu STW, OTW oraz optyki relatywistycznej. i ze statyki i dynamiki płynów. Rozwiązuje typowe zadania teoretyczne i z ruchu falowego w ośrodkach sprężystych oraz akustyki. i z termodynamiki fenomenologicznej. i opisujących pole grawitacyjne. Poprawnie stosuje wiadomości, z zakresu STW, OTW oraz optyki relatywistycznej. Poprawnie stosuje wiadomości, ze statyki i dynamiki płynów. Poprawnie stosuje wiadomości, z ruchu falowego w ośrodkach sprężystych oraz akustyki. Poprawnie stosuje wiadomości, z termodynamiki fenomenologicznej. Poprawnie stosuje wiadomości, pełny zakres wiedzy dotyczącej pola grawitacyjnego. złożone pełny zakres wiedzy z zakresu STW, OTW oraz optyki relatywistycznej. złożone pełny zakres wiedzy ze statyki i dynamiki płynów. Sprawnie posługuje się zdobytą wiedzą, złożone pełny zakres wiedzy z ruchu falowego w ośrodkach sprężystych oraz akustyki. złożone pełny zakres wiedzy z termodynamiki fenomenologicznej. złożone

8 EP8 EP9 EP10 niewielkim stopniu trudności. Student nie potrafi poprawnie i efektywnie zastosować poznanych zasad i praw fizyki do jakościowej i ilościowej analizy zagadnień fizycznych o charakterze inżynierskim. Student nie potrafi pracować indywidualnie i w małym zespole, nie potrafi opracowywać i zrealizować harmonogramu prac zapewniającego dotrzymanie terminu. Nie potrafi opracować dokumentacji realizacji zadania inżynierskiego. Student nie ma świadomości pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia wspólnie realizowane zadania. Nie rozumie prawnych aspektów i skutków działalności inżynierskiej. Student wystarczająco rozumie i potrafi poprawnie i efektywnie zastosować poznane zasady i prawa fizyki do jakościowej i ilościowej analizy zagadnień fizycznych o charakterze inżynierskim. Student w sposób zadowalający potrafi pracować indywidualnie i w małym zespole, potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniający dotrzymanie terminu. Potrafi opracować dokumentację realizacji zadania inżynierskiego. Student w sposób zadowalający ma świadomość pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia wspólnie realizowane zadania. Rozumie prawne aspekty i skutki działalności inżynierskiej. Student w pełni rozumie i potrafi poprawnie i efektywnie zastosować poznane zasady i prawa fizyki do jakościowej i ilościowej analizy zagadnień fizycznych o charakterze inżynierskim. Student w pełni potrafi pracować indywidualnie i w małym zespole, potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniający dotrzymanie terminu. Potrafi opracować dokumentację realizacji zadania inżynierskiego. Student ma pełną świadomość pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia wspólnie realizowane zadania. Rozumie prawne aspekty i skutki działalności inżynierskiej. Student doskonale rozumie i potrafi poprawnie i efektywnie zastosować poznane zasady i prawa fizyki do jakościowej i ilościowej analizy zagadnień fizycznych o charakterze inżynierskim. Student w sposób doskonały potrafi pracować indywidualnie i w małym zespole, potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniający dotrzymanie terminu. Potrafi opracować dokumentację realizacji zadania inżynierskiego. Student doskonale uświadamia sobie odpowiedzialność za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia wspólnie realizowane zadania. Rozumie prawne aspekty i skutki działalności inżynierskiej. 8. SPOSOBY OCENIANIA I WARUNKI ZALICZENIA W POSZCZEGÓLNYCH FORMACH KSZTAŁCENIA Wykład ocenianie podsumowujące w formie testu po zakończeniu wykładów, weryfikującego osiągnięcie zakładanych przedmiotowych efektów kształcenia na podstawie efektów: EP1, EP2, EP3, EP4, EP5, EP6 i EP7. Ćwiczenia audytoryjne ocenianie na podstawie umiejętności rozwiązywania zadań trzy kolokwia

9 weryfikujące osiągnięcie zakładanych przedmiotowych efektów kształcenia na podstawie efektów: EP8, EP9 i EP10. Średnia arytmetyczna z trzech kolokwiów. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych jest otrzymanie oceny pozytywnej z każdego z trzech kolokwiów. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnej oceny z wykładu i ćwiczeń audytoryjnych. 9. OCENA KOŃCOWA PRZEDMIOTU Składowa oceny końcowej: Procentowy udział składowej w ocenie końcowej: Zaliczenie z wykładu 60 % Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych 40 % RAZEM 100 % 10. NAKŁAD PRACY STUDENTA BILANS GODZIN I PUNKTÓW ECTS Lp. Aktywność studenta Obciążenie studenta Liczba godzin 1 Udział w zajęciach dydaktycznych (W 30 godz. + 2 godz. zaliczenie wykładu; Ć 15 godz. + 1 godz. zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych) 48 Przygotowanie do zajęć (studiowanie literatury): 2 Wykład: 15 1 godz. = 15 godz. 31 Ćwiczenia audytoryjne: 8 2 godz. = 16 godz. 3 Przygotowanie się do testu zaliczeniowego z wykładu: 18 godz Przygotowanie się do kolokwiów zaliczeniowych z ćwiczeń audytoryjnych: 18 godz Udział w konsultacjach (8 1 godz.) 8 6 Łączny nakład pracy studenta Punkty ECTS za przedmiot 5 ECTS 8 Nakład pracy studenta związany z zajęciami o charakterze praktycznym 67 3 ECTS 9 Nakład pracy związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału 56 nauczycieli akademickich 2 ECTS

10 ZATWIERDZENIE SYLABUSU Stanowisko Tytuł/stopień naukowy, imię nazwisko Podpis Opracował Sprawdził pod względem formalnym Zatwierdził Profesor nadzwyczajny dr Stanisław A. Różański Kierownik Zakładu Elektrotechniki i Elektroniki mgr Marek Skorupski Dyrektor Instytutu Politechnicznego doc. dr Andrzej Kraczkowski