Rok akademicki: 2013/2014 Kod: EIT s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Fizyka 1 Rok akademicki: 2013/2014 Kod: EIT s Punkty ECTS: 5 Wydział: Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Kierunek: Informatyka Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 2 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr hab. inż. Szczerbowska-Boruchowska Magdalena (boruchowska@fis.agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr hab. inż. Szczerbowska-Boruchowska Magdalena (boruchowska@fis.agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Dysponuje aktualną wiedzą na temat zjawisk fizycznych i fundamentalnych oddziaływań w przyrodzie. Egzamin, M_W002 Zna i rozumie znaczenie fizyki jako nauki przyrodniczej, jej miejsce i rolę w dzisiejszej nauce i technice; dostrzega wzajemne relacje pomiędzy teorią a eksperymentem. Egzamin, M_W003 Opanował zagadnienia: mechaniki punktu materialnego, bryły sztywnej, grawitacji, ruchu drgającego i fal oraz podstaw termodynamiki i hydrodynamiki, niezbędne do zrozumienia podstawowych zjawisk fizycznych w przyrodzie i technice. Egzamin, Umiejętności M_U001 Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie. IT1A_U21 1 / 6

2 M_U002 Zdobywa matematyczne podstawy opisu zjawisk fizycznych, zna przykłady zastosowania rachunku wektorowego, różniczkowego i całkowego w fizyce. IT1A_U01, IT1A_U02 M_U003 Samodzielnie rozwiązuje zadania w obszarze mechaniki klasycznej oraz umie zastosować odpowiednie prawa fizyczne do rozwiązywania zagadnień z drgań i ruchu falowego i podstaw termodynamiki i hydrodynamiki. IT1A_U01, IT1A_U02 M_U004 Umie zastosować odpowiednie prawa i zasady fizyczne do rozwiązywania zagadnień z dynamiki, drgań i ruchu falowego i podstaw termodynamiki i hydrodynamiki. Kompetencje społeczne M_K001 Student jest przygotowany, w oparciu o znajomość zjawisk fizycznych, do wykorzystania nabytej wiedzy w praktyce m.in. w technologiach informacyjnych. IT1A_K02 M_K002 Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się; dostrzega konieczność wykształcenia umiejętności posługiwania się narzędziami matematycznymi w opisie zjawisk fizycznych. IT1A_U01, IT1A_U02 M_K003 Ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera, w tym jej wpływ na środowisko i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje. IT1A_K02 Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne Inne terenowe E-learning Wiedza M_W001 M_W002 Dysponuje aktualną wiedzą na temat zjawisk fizycznych i fundamentalnych oddziaływań w przyrodzie. Zna i rozumie znaczenie fizyki jako nauki przyrodniczej, jej miejsce i rolę w dzisiejszej nauce i technice; dostrzega wzajemne relacje pomiędzy teorią a eksperymentem / 6

3 M_W003 Umiejętności M_U001 M_U002 M_U003 M_U004 Opanował zagadnienia: mechaniki punktu materialnego, bryły sztywnej, grawitacji, ruchu drgającego i fal oraz podstaw termodynamiki i hydrodynamiki, niezbędne do zrozumienia podstawowych zjawisk fizycznych w przyrodzie i technice. Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie. Zdobywa matematyczne podstawy opisu zjawisk fizycznych, zna przykłady zastosowania rachunku wektorowego, różniczkowego i całkowego w fizyce. Samodzielnie rozwiązuje zadania w obszarze mechaniki klasycznej oraz umie zastosować odpowiednie prawa fizyczne do rozwiązywania zagadnień z drgań i ruchu falowego i podstaw termodynamiki i hydrodynamiki. Umie zastosować odpowiednie prawa i zasady fizyczne do rozwiązywania zagadnień z dynamiki, drgań i ruchu falowego i podstaw termodynamiki i hydrodynamiki Kompetencje społeczne M_K001 M_K002 Student jest przygotowany, w oparciu o znajomość zjawisk fizycznych, do wykorzystania nabytej wiedzy w praktyce m.in. w technologiach informacyjnych. Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się; dostrzega konieczność wykształcenia umiejętności posługiwania się narzędziami matematycznymi w opisie zjawisk fizycznych / 6

4 M_K003 Ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera, w tym jej wpływ na środowisko i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Tematyka wykładów Celem przedmiotu jest wykształcenie umiejętności opisu otaczającej rzeczywistości fizycznej za pomocą podstawowych praw i zasad. Student uzyskuje umiejętność rozumienia oddziaływań i zjawisk fizycznych oraz ich znaczenia w przyrodzie i technice, potrafi rozwiązywać proste zadania rachunkowe i jest przygotowany do podjęcia bardziej złożonych problemów technicznych w oparciu o prawa fizyki. w ramach modułu są prowadzone w formie wykładu (30 godzin) i ćwiczeń rachunkowych (15 godzin). WYKŁADY: 1. Wprowadzenie do fizyki. Elementy rachunku różniczkowego, całkowego i wektorowego w zastosowaniu do prostych problemów fizycznych. Przedmiot i znaczenie fizyki jako nauki przyrodniczej. Międzynarodowy układ jednostek SI podstawowe wielkości fizyczne i ich jednostki. Podział wielkości fizycznych na skalarne i wektorowe. Cechy wektora, Podstawowe działania na wektorach w tym iloczyn skalarny i wektorowy. (3 godz.) 2. Kinematyka punktu materialnego (4 godz.) Opis wielkości służących do opisu ruchu krzywoliniowego. Definicje i graficzna interpretacja: wektora położenia, przemieszczenia, prędkości chwilowej i średniej, przyspieszenia chwilowego i średniego. Ruch po okręgu. Spadek swobodny, rzuty: pionowy, poziomy, ukośny. 3. Dynamika punktu materialnego (6 godz.) 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). Praca, moc, energia. Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej. Energia potencjalna, siły zachowawcze. Zasada zachowania energii.ruch układu środka masy, zasada zachowania pędu. Zasady dynamiki dla układów o zmiennej masie. 4. Grawitacja (3 godz.) Wielkości charakteryzujące pole grawitacyjne: natężenie, potencjał, energia potencjalna, strumień. Prawo Gaussa i przykłady jego zastosowań. Energia grawitacyjna kuli. Prawa Keplera, przyspieszenie ziemskie, wahadło Foucaulta. 5. Dynamika bryły sztywnej (3 godz.) Dyskretny i ciągły rozkład masy. Środek masy, podstawowe pojęcia dynamiki ruchu obrotowego punktu materialnego i bryły sztywnej. Tensor momentu bezwładności i twierdzenie Steinera. Przykłady obliczeń momentu bezwładności. 6. Drgania, oscylator harmoniczny (2 godz.) Własności mechaniczne ciał stałych. Odkształcenie i naprężenie. Prawo Hooke a. Oscylator liniowy ruchu drgającego prostego. Drgania tłumione. i wymuszone. Rezonans (amplituda i przesunięcie fazowe). Wahadła (fizyczne, matematyczne i torsyjne), składanie drgań. 4 / 6

5 7. Fale mechaniczne (2 godz.) Opis zjawisk falowych, równanie fali płaskiej w przestrzeni i równanie falowe. Fala sprężysta w ciele stałym i w gazach. Fala stojąca. Podstawowe pojęcia z akustyki, efekt Dopplera 8. Podstawy hydrostatyki i hydrodynamiki (3 godz.) Ciśnienie, wzór barometryczny. Prawo Pascala i prawo Archimedesa.Hydrodynamika pojęcia podstawowe (prawo Bernoulliego, równanie ciągłości strugi, lepkość). 9. Kinetyczna teoria gazów i podstawy termodynamiki i (4 godz.) Zasady termodynamiki. Energia wewnętrzna i entropia. Równanie stanu gazu doskonałego i rzeczywistego, rozkład Maxwella. Przemiany gazowe. Ciepło właściwe i molowe, zasada ekwipartycji energii. Ćwiczenia audytoryjne Tematyka ćwiczeń Ćwiczenia audytoryjne mają na celu utrwalenie wiadomości zdobytych na wykładzie i wykształcenie umiejętności posługiwania się podstawowymi prawami i zasadami fizyki. W ramach tych zajęć studenci rozwiązują zadania rachunkowe związane z tematyką wykładów i omawiają z prowadzącym zajęcia problemy poruszane na wykładzie. Studenci otrzymują zadania do samodzielnego wykonania, tzw. zadania domowe. Poziom wiedzy jest monitorowany poprzez prace pisemne i odpowiedzi ustne podczas zajęć i na tej podstawie odbywa się zaliczenie ćwiczeń. Studenci mają możliwość skorzystania z konsultacji prowadzonych przez wykładowcę i prowadzących zajęcia, które pozwalają przedyskutować najważniejsze problemy związane ze zrozumieniem materiału wykładu i ćwiczeń. 1. Praktyczna umiejętność posługiwania się rachunkiem wektorowym z fizyce (2 godz.) Graficzne metody dodawania i odejmowania wektorów, rozkład wektora na składowe; wektor w kartezjańskim układzie współrzędnych. Zastosowanie iloczynu skalarnego i wektorowego w fizyce na przykładzie: pracy, momentu siły, momentu pędu. 2. Kinematyka punktu materialnego zmiennego w czasie (2 godz.) Praktyczna umiejętność zastosowania rachunku wektorowego, różniczkowego i całkowego do obliczania przemieszczenia, prędkości i przyspieszenia w zmiennym w czasie ruchu prostoliniowym i krzywoliniowym. 3. Zasady dynamiki w układach inercjalnych i nieinercjalnych (3 godz.) Zasady dynamiki, siły pozorne, siła tarcia, ruch po okręgu. Zasady zachowania energii i pędu, układy o zmiennej masie, zderzenia sprężyste i niesprężyste. 4. Grawitacja (2 godz.) Siła centralna, pojęcia: pola, potencjału, energii potencjalnej, strumienia pola. 5. Kinematyka i dynamika bryły sztywnej (2 godz.) Środek masy. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej i zasad dynamiki do ruchu obrotowego bryły sztywnej. 6. Ruch drgający i falowy (2 godz.) Rozwiązanie równania prostego oscylatora harmonicznego, analiza zależności wielkości opisujących oscylator harmoniczny od czasu i położenia. Rozwiązywanie zadań, w których występują wahadła: torsyjne, matematyczne i fizyczne. Równanie fali płaskiej w przestrzeni i równanie falowe, fala stojąca. 7. Podstawy termodynamiki i hydrodynamiki (2 godz.) Rozwiązywanie zadań z zastosowaniem praw gazowych, zasad termodynamiki i zasady ekwipartycji energii. Z hydrodynamiki przykłady zadań na zastosowanie równania Bernoulliego i prawa ciągłości strugi. Inne Konsultacje 5 / 6

6 Sposób obliczania oceny końcowej Ocena końcowa obliczana jest zgodnie z regulaminem studiów, jako średnia ważona ocen: zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych i egzaminu. Wymagania wstępne i dodatkowe Wymagana jest znajomość podstaw fizyki i matematyki w zakresie programu gimnazjum i liceum. Dodatkowo konieczne jest posiadanie umiejętności posługiwania się rachunkiem różniczkowym w stopniu elementarnym. Zalecana literatura i pomoce naukowe 1. J. Wolny, Podstawy fizyki, AGH Kraków, D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy Fizyki, t.1-5, PWN Warszawa, 2003 Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Brak Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach audytoryjnych Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 30 godz 15 godz 40 godz 45 godz 130 godz 5 ECTS 6 / 6