Streszczenie Wymagania Plan szczegółowy

Transkrypt

1 Fizyka I dla ZFBM-FMiNI+ Projektowanie Molek. i Bioinformatyka 2017/ B01 Streszczenie Wykład przedstawia podstawowe zagadnienia mechaniki klasycznej od kinematyki punktu materialnego, przez prawa Newtona i zasady zachowania, do grawitacji, praw Keplera, mechaniki bryły sztywnej i podstawowe zagadnienia Szczególnej Teorii Względności (STW). Przedstawiane są szerzej zagadnienia mające znaczenie w dalszych studiach Fizyki Medycznej, Neuroinformatyki, Projektowania Molekularnego i Bioinformatyki. Omawiane zagadnienia są bogato ilustrowane pokazami. Istotną częścią przedmiotu są ćwiczenia wykładowe i ćwiczenia rachunkowe uzupełniajace i rozszerzajace zagadnienia poruszane na wykładzie. Wymagania Student powinien znać: podstawowe funkcje elementarne i ich wykresy funkcje trygonometryczne w pełnym zakresie kątów układ współrzędnych na płaszczyźnie, wektory, współrzędne wektorów (operacje na wektorach poznamy) pojęcie pochodnej, podstawowe własności pochodnej (poznamy) Plan szczegółowy W semestrze zimowym roku 2017/2018 przewidziane jest 15 wykładów po 3 godziny i 14 ćwiczeń wykładowych godzinnych. Wykłady odbywają się w czwartki, w godzinach 14:15-17:00 w Sali C003 ul. Pasteura5. Ćwiczenia wykładowe odbywają się w środy, 15:15-16:00 w Sali C006 ul. Pasteura5. Wykład 1: Wprowadzenie Co to jest fizyka, czym się zajmuje, ogólna klasyfikacja zjawisk, pomiary fizyczne, układ jednostek SI, zamiana jednostek, rzędy wielkości. Wektory i skalary, składowe wektorów. Rola wektorów w fizyce błędy pomiarowe, modele w fizyce. Wykład 2: Ruch prostoliniowy Ruch, położenie i przemieszczenie, opis ruchu w przestrzeni, ruch jednostajny, ruch jednostajnie przyspieszony, spadek swobodny, względność ruchu, transformacja Galileusza, prędkość chwilowa, prędkość średnia, przyspieszenie chwilowe i średnie, Wykład 3: : Siła i ruch, Prawa dynamiki Położenie i przemieszczenie w przestrzeni, składanie ruchów, rzut ukośny, siły i oddziaływania, definicja masy, przyspieszenie jako skutek działania siły I zasada dynamiki, układ inercjalny, II zasada dynamiki, równania ruchu, bezwładność, siły sprężyste, ruch harmoniczny, wahadło, oscylator harmoniczny. Wykład 4: Prawa dynamiki, rozwiązywanie równań ruchu III zasada dynamiki, statyka, opory ruchu, tarcie, rozwiązywanie równań ruchu, warunki początkowe, ruch względny w dwu wymiarach Wykład 5: Układy nieinercjalne, ruch obrotowy, inne siły Układy nieinercjalne, dynamika ruchu po okręgu, układy obracające się, prawa ruchu w układzie obracającym się (siła odśrodkowa, siła Coriolisa), ruch obrotowy Ziemi, wahadło Foucault a, pole elektryczne i magnetyczne, ruch w jednorodnym polu elektrycznym i magnetycznym, spektroskopia,

2 Wykład 6: Energia kinetyczna i praca, Energia, praca sił, związki między pracą i energią kinetyczną, praca-energia-moc, Praca a energia potencjalna, siły zachowawcze, wyznaczanie energii potencjalnej, gradient, zasada zachowania energii, zachowanie energii ruchu, praca siły zewnętrznej, praca wykonana przez siły: ciężkości, sprężystości i inne siły zmienne Wykład 7: Zasada zachowania pędu, zderzenia, układy cząstek Pęd, pęd układu cząstek, zasada zachowania pędu, zderzenia, środek masy, układ środka masy, druga zasada dynamiki dla układu cząstek, ruch ciał o zmiennej masie Wykład 8: Ruch obrotowy Definicja, opis ruchu, zmienne w ruchu obrotowym, moment siły, moment pędu, zachowanie momentu pędu w ruchu obrotowym, moment bezwładności, twierdzenie Steinera. Wykład 9: Ruch obrotowy c.d Dynamika ruchu obrotowego, energia kinetyczna w ruchu obrotowym, toczenie ciał, bąk, precesja, żyroskop, Wykład 10: Grawitacja Doświadczenie Cavendisha, Prawo powszechnego ciążenia, energia potencjalna od powłoki kulistej, ruch satelity po orbicie kołowej, satelita geostacjonarny Wykład 11: Grawitacja c.d Ruch w polu siły centralnej, orbity eliptyczne, prawa Kepplera, ruch po paraboli i hiperboli, ciemna materia, pole odpychające, rozpraszanie Rutherforda Wykład 12: Kinematyka relatywistyczna Zdarzenia i czasoprzestrzeń, zasada względności Galileusza, prędkość światła i doświadczenie Michelsona-Morleya, postulaty Einsteina i transformacja Lorenza, dylatacja czasu i, wykres Minkowskiego, Wykład 13: Kinematyka relatywistyczna c.d Skrócenie Lorenza, składanie prędkości, efekt Dopplera klasyczny i relatywistyczny Wykład 14: Dynamika relatywistyczna Relatywistyczna definicja pędu, energia kinetyczna, energia spoczynkowa, zasada zachowania energii, transformacja Lorentza dla energii i pędu, masa niezmiennicza, foton jako cząstka, efekt Comptona, rozpady cząstek, rozpraszanie nieelastyczne, energia progowa Wykład 15: Podsumowanie Powtórzenie zagadnień kinematyki, dynamiki, bryły sztywnej, grawitacji Ćwiczenia 14 ( 1godzina tygodniowo) ćwiczeń wykładowych Ok. 42 godzin (3 godziny tygodniowo) ćwiczeń właściwych Program ćwiczeń obejmował będzie:

3 max. 1h/tyg. - przypominanie i przekazywanie dodatkowych informacji, definicji i wzorów potrzebnych przy rozwiązywaniu problemów (z założenia wszystkie zagadnienia powinny być poruszone na wykładzie i ćwiczeniach wykładowych) 2h/tyg. - rozwiązywanie prostych problemów koncepcyjnych (także bardzo prostych rachunkowo), pogłębiających zrozumienie poruszanych zagadnień. Problemy te są udostępniane studentom wcześniej w plikach pdf. W każdym tygodniu 2-3 zadania wstępne, podobne do przykładów z wykładu, będą rozwiązywane na ćwiczeniach wykładowych. Obszernie wyjaśniane będą metody użyte w rozwiązywaniu zadań, a także metody matematyczne. Dodatkowo wywieszane będą w każdym tygodniu trzy zadania domowe. Problemy na ćwiczeniach powinny być w większości rozwiązywane przez studentów, na zasadzie "na ochotnika". Jednak w studenci mogą być także wywoływani z listy. Przewidziane są 2 kolokwia, obejmujące (orientacyjnie) program z pierwszych 5 wykładów (kinematyka+dynamika) i z kolejnych 4 (ruch po okręgu, bryła sztywna, grawitacja). Terminy kolokwiów: I kolokwium 13 listopada 2017 od godz. 8:30-12:00 w sali C003a i C006 II kolokwium 8 stycznia 2017 od godz. 8:30-12:00 w Sali 1.40 i 1.02 Termin egzaminu pisemnego 31 stycznia 2018, 8:30-12:30 w sali C003a i C006. Warunki zaliczenia Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej z wykładu możliwe jest po pozytywnym zaliczeniu części rachunkowej i zdaniu egzaminu teoretycznego. Zaliczenie części rachunkowej odbywa się na podstawie obecności na ćwiczeniach, ćwiczeniach wykładowych, oceny asystenta, wyników 2 kolokwiów, trzech kartkówek przeprowadzanych na ćwiczeniach wykładowych i części rachunkowej egzaminu pisemnego. Obecność na ćwiczeniach i ćwiczeniach wykładowych jest obowiązkowa. Bez usprawiedliwienia student może opuścić co najwyżej 2 ćwiczenia. Osoby, które mają więcej niż 2 nieobecności nieusprawiedliwione zdają egzamin w sesji poprawkowej, a nieobecności mogą zaliczyć pisząc egzamin pisemny w I terminie Przed przystąpieniem do ćwiczeń student powinien zapoznać się z planowanym materiałem i przestudiować rozwiązania zadań z ćwiczeń wykładowych i zadania rozwiązywane na wykładzie. W ramach kolokwiów do rozwiązania będą po 4 zadania rachunkowe, za rozwiązanie każdego z nich można dostać maksymalnie 5 punktów (co najmniej jedno z zadań będzie zadaniem domowym). Dodatkowo należy odpowiedzieć na 3 pytania testowe z materiału wykładu (do zdobycia 5 punktów). W ramach egzaminu pisemnego przedstawionych będzie 5 zadań rachunkowych, za rozwiązanie każdego z nich można dostać maksymalnie 5 punktów. Dodatkowo należy odpowiedzieć na 7 pytań testowych z materiału wykładu (do zdobycia 15 punktów). Do egzaminu pisemnego dopuszczone będą tylko te osoby, które z kolokwiów i kartkówek uzyskały przynajmniej 25 punktów. W przeciwnym przypadku, egzamin pisemny będzie traktowany jako kolokwium poprawkowe. Do zaliczenia części rachunkowej konieczne jest uzyskanie łącznie (z kolokwiów oraz egzaminu pisemnego) przynajmniej 45 punktów.

4 W wyjątkowych i uzasadnionych przypadkach indywidualnych możliwe jest zwolnienie z obowiązku uczestniczenia w ćwiczeniach należy skontaktować się z wykładowcą najpóźniej w trzecim tygodniu zajęć. Egzamin teoretyczny składa się z testu (w ramach egzaminu pisemnego) i egzaminu ustnego. Zaliczenie części rachunkowej (45 pkt. - razem z kolokwiami i kartkówkami) oraz testu pisemnego (co najmniej 7 punktów) jest warunkiem dopuszczenia do egzaminu ustnego. W przypadku gdy wyniki części rachunkowej i testu pisemnego pozwolą na zaproponowanie oceny końcowej student może zrezygnować z egzaminu ustnego. Egzamin przedsesyjny: Egzamin przedsesyjny w formie egzaminu ustnego mogą zdawać osoby które: mają zadnych nieusprawiedliwionych nieobecności na ćwiczeniach; Zdobyli z dwu kolokwiów i kartkówek co najmniej 45 punktów łącznie. Egzamin poprawkowy: Do egzaminu poprawkowego dopuszczone są osoby, które zaliczyły ćwiczenia uzyskując z kolokwiów (łacznie z kolokwium poprawkowym pisanym na egzaminie I terminu) 25 punktów. Egzamin poprawkowy składa się z części pisemnej i ustnej. W ramach egzaminu pisemnego przedstawionych będzie 5 zadań rachunkowych, za rozwiązanie każdego z nich można dostać maksymalnie 5 punktów. Dodatkowo należy odpowiedzieć na 7 pytań testowych z materiału wykładu (do zdobycia 15 punktów). Osoby, które uzyskały w części pisemnej co najmniej 20 punktów z 40 możliwych, zdają egzamin ustny. Pozostałe osoby nie zaliczają przedmiotu. Podsumowanie I kol 25 pkt. II kol 25 pkt. 3 kartkówki 10 pkt Egz.+ test 40 pkt. Razem 100 pkt. Dopuszczenie do ustnego 45 pkt. Literatura R. Resnick, D. Halliday, Fizyka, tom I, PWN J. Orear, Fizyka, tom I, WNT D. Halliday, R. Resnick, J Walker, Podstawy Fizyki, tom I, PWN A. K. Wróblewski, J.A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki, tom I, PWN

5 Schemat prowadzący do zaliczenia przedmiotu I kolokwium II kolokwium kartkówki >25 + egzamin Tak >20 Koniec + egzamin Tak >45 Egzamin poprawkowy Ustny lub propozycja oceny punkty >20 Koniec Ustny poprawkowy Koniec oznacza niezaliczenie przedmiotu.