Kierunek i poziom studiów: Chemia, pierwszy Sylabus modułu: Fizyka A (0310-CH-S1-009)

Transkrypt

1 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Kierunek i poziom studiów: Chemia, pierwszy Sylabus modułu: Fizyka A (009) 1. Informacje ogólne koordynator modułu rok akademicki 2013/2014 semestr forma studiów sposób ustalania oceny końcowej modułu Prof. dr hab. Jerzy Zioło drugi/letni stacjonarne Średnia ważona z poszczególnych sposobów efektów kształcenia 2. Opis i pracy Wykład treści Prof. dr hab. Jerzy Zioło 009_fs_1 Struktura fizyki: koncepcje, prawa i zasady, modele Wielkości podstawowe, Międzynarodowy Układ Jednostek SI Wielkości skalarne i wektorowe. Algebra wektorów. Kinematyka punktu materialnego w jednym wymiarze. Definicja prędkości, szybkości, przyspieszenia, prędkość średnia, chwilowa. Graficzna prezentacja ruchu. Równania kinematyczne dla ruchu jednostajnie przyśpieszonego. Spadek swobodny. Ruch dwuwymiarowy. Koncepcja bezwładności. Zasady Newtona. Niezależność ruchu. Względność ruchu. Transformacja Galileusza. Ruch jednostajny po okręgu. Dynamika punktu materialnego. Dynamika ruchu po okręgu. Ruch satelitów. Tarcie, ruch w ośrodkach trących. Siła Coriolisa. Praca i energia. Definicja pracy wykonanej przez stałą siłę. Praca wykonana przez zmienną siłę w jednym wymiarze. Praca wykonana przez sprężynę. Zasada zachowania energii. Energia potencjalna. Siły zachowawcze. Pęd. Zasada zachowania pędu. Zderzenia sprężyste i niesprężyste. Układ punktów materialnych. Środek masy. Energia kinetyczna układu punktów materialnych. Dynamika bryły sztywnej. Definicja momentu siły. Warunki równowagi bryły sztywnej. Moment bezwładności punktu materialnego. Energia kinetyczna ruchu obrotowego bryły sztywnej. Moment bezwładności bryły sztywnej (ciągły rozkład punktów). Zasada zachowania energii mechanicznej uwzględniająca ruch obrotowy. Moment pędu dla punktu materialnego. Zasada zachowania momentu pędu. Środek ciężkości. Przykłady zastosowanie zasady zachowania momentu pędu. Prawo

2 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 2 powszechnej grawitacji. Koncepcja pola. Definicja natężenia pola grawitacyjnego oraz jego potencjału. Prawa Keplera opisujące ruch planet. Mechanika płynów. Własności sprężyste materii. Ciśnienie w płynach. Ciśnienia ujemne. Prawo Pascala oraz Archimedesa. Równania: ciągłości i Bernoulliego. Ruch oscylacyjny. Prosty oscylator harmoniczny. Energia oscylatora harmonicznego. Zjawisko rezonansu. Fale mechaniczne. Charakterystyka ruchu falowego. Szybkość impulsu w strunie. Fale bieżące. Fale stojące. Rezonans fal stojących. Równanie falowe. Prędkość rozchodzenia fal w strunie. Fale dźwiękowe. Natura fal dźwiękowych. Zjawisko Dopplera. Miara natężenia dźwięku. pracy uzupełniająca Wykład połączony z demonstracją doświadczeń. 15 Studenci realizują doświadczenia oraz rozwiązują zadania rachunkowe, wykorzystujące wiedzę prezentowaną na wykładach. Zajęcia odbywają się przez cały semestr raz w tygodniu po dwie godziny. 1. D. Halliday, R. Resnik,, FIZYKA, D. Halliday, R, Resnick, J. Walker, Podstawy FIZYKI. A. Piekara Mechanika ogólna, Struktura fizyki: koncepcje, prawa i zasady, modele Wielkości podstawowe, Międzynarodowy Układ Jednostek SI Wielkości skalarne i wektorowe. Algebra wektorów. Kinematyka punktu materialnego w jednym wymiarze. Definicja prędkości, szybkości, przyspieszenia, prędkość średnia, chwilowa. Graficzna prezentacja ruchu. Równania kinematyczne dla ruchu jednostajnie przyśpieszonego. Spadek swobodny. Ruch dwuwymiarowy. Koncepcja bezwładności. Zasady Newtona. Niezależność ruchu. Względność ruchu. Transformacja Galileusza. Ruch jednostajny po okręgu. Dynamika punktu materialnego. Dynamika ruchu po okręgu. Ruch satelitów. Tarcie, ruch w ośrodkach trących. Siła Coriolisa. Praca i energia. Definicja pracy wykonanej przez stałą siłę. Praca wykonana przez zmienną siłę w jednym wymiarze. Praca wykonana przez sprężynę. Zasada zachowania energii. Energia potencjalna. Siły zachowawcze. Pęd. Zasada zachowania pędu. Zderzenia sprężyste i niesprężyste. Układ punktów materialnych. Środek masy. Energia kinetyczna układu punktów materialnych. Dynamika bryły sztywnej. Definicja momentu siły. Warunki równowagi bryły sztywnej. Moment bezwładności punktu materialnego. Energia kinetyczna ruchu obrotowego bryły sztywnej. Moment bezwładności bryły sztywnej (ciągły rozkład punktów). Zasada zachowania energii mechanicznej uwzględniająca ruch obrotowy. Moment pędu dla punktu materialnego. Zasada zachowania momentu pędu. Środek

3 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 3 ciężkości. Przykłady zastosowanie zasady zachowania momentu pędu. Prawo powszechnej grawitacji. Koncepcja pola. Definicja natężenia pola grawitacyjnego oraz jego potencjału. Prawa Keplera opisujące ruch planet. Mechanika płynów. Własności sprężyste materii. Ciśnienie w płynach. Ciśnienia ujemne. Prawo Pascala oraz Archimedesa. Równania: ciągłości i Bernoulliego. Ruch oscylacyjny. Prosty oscylator harmoniczny. Energia oscylatora harmonicznego. Zjawisko rezonansu. Fale mechaniczne. Charakterystyka ruchu falowego. Szybkość impulsu w strunie. Fale bieżące. Fale stojące. Rezonans fal stojących. Równanie falowe. Prędkość rozchodzenia fal w strunie. Fale dźwiękowe. Natura fal dźwiękowych. Zjawisko Dopplera. Miara natężenia dźwięku. www Wykład połączony z demonstracją doświadczeń. Konwersatorium treści pracy Dr hab. Andrzej Hacura 009_fs_2 Analiza problemów i zadań z dziedziny mechaniki klasycznej: 1. Kinematyka (ruchu prostoliniowego jednostajnego i jednostajnie zmiennego, ruchu krzywoliniowego, drgań harmonicznych). 2. Dynamika oraz praca, moc i energia. 3. Kinematyka i dynamika bryły sztywnej. Przypomnienie poprzez dyskusję (pytania i odpowiedzi) podstawowych praw i zależności matematycznych dla zjawisk występujących w mechanice. Wspólne rozwiązywanie zadań przykładowych z uwagami ułatwiającymi pracę samodzielną. 15 Studiowanie zagadnień mechaniki klasycznej z pomocą podręczników, notatek z wykładów i Internetu. Samodzielne rozwiązywanie zadań z zastosowaniem nabytej wiedzy. Tygodniowo 1 godz./grupa 1. R. Resnick, D. Halliday, J. Walker Podstawy fizyki, t.1 Mechanika, PWN, 2005/ Podstawy fizyki Zbiór zadań, PWN, J. Orear, Fizyka, t. I, WNT, Warszawa 2008.

4 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 4 uzupełniająca 2. J. Araminowicz, Zbiór zadań z fizyki, PWN, www Konwersatorium treści pracy dr Sebastian Pawlus 009_fs_2 Wektory. Wielkości skalarne i wektorowe. Dodawanie wektorów. Iloczyn skalarny i wektorowy. Układ odniesienia. Kinematyka. Ruch jednowymiarowy i ruch w przestrzeni. Pojęcie przemieszczenia, prędkości i przyśpieszenia. Rzuty. Ruch po torze krzywoliniowym. Ruch względny. Dynamika punktu materialnego. Masa, pęd i siła. Zasady dynamiki Newtona i ich zastosowanie Siły kontaktowe i bezkontaktowe. Tarcie. Praca. Energia kinetyczna. Moc. Energia potencjalna. Zasada zachowania energii. Siły zachowawcze i niezachowawcze. Zasada zachowania pędu. Środek masy. Ruch środka masy. Zderzenia. Mechanika bryły sztywnej. Moment bezwładności. Moment siły. Energia i praca w ruchu obrotowym. Moment pędu. Zasada zachowania momentu pędu. Moduł sprężystości. Moduł ściśliwości. Grawitacja. Prawo powszechnego ciążenia. Ciężar. Pole grawitacyjne. Ruch drgający. Siła harmoniczna. Wahadła. Energia ruchu harmonicznego. Oscylator harmoniczny tłumiony. Drgania wymuszone i rezonans. Mechanika cieczy. Ciśnienie i gęstość. Prawo Pascala. Równanie ciągłości. Równanie Bernoulliego i jego zastosowania. Fale w ośrodkach sprężystych. Fale mechaniczne. Rozchodzenie się fal. Prędkość fal. Przenoszenie energii przez fale. Dźwięk. Natężenie dźwięku. Samodzielne rozwiązywanie zadań z pomocą prowadzącego 15 Samodzielne rozwiązywanie zadań z podręcznika D. Halliday, R. Resnick, J. Walker Podstawy Fizyki t.1 i t.2 PWN oraz zadań przygotowanych przez prowadzącego. Tygodniowo 1 godz./grupa 1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker Podstawy Fizyki t.1 i 2 PWN.

5 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 5 uzupełniająca www Jay Orear Fizyka t. 1 i 2, WNT, J. Araminowicz Zbiór zadań z fizyki PWN, A. Hennel, W. Krzyżanowski, W. Szuszkiewicz, K. Wódkiewicz Zadania i problemy z Fizyki t. 1, M. Baj, G. Szeflińska, M. Szymański, D. Wasik Zadania i problemy z Fizyki t. 3 Laboratorium treści pracy uzupełniająca Dr hab. Andrzej Hacura 009_fs_3 Przeprowadzenie określonych doświadczeń i pomiarów wielkości fizycznych według dostarczonych instrukcji. Samodzielne wykonanie przez określonych ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki w obecności służącego radą i pomocą doświadczonego pracownika naukowego. Zebranie danych eksperymentalnych dla dalszej analizy i opisu badanego zjawiska. 45 Przygotowanie teoretyczne z zagadnień dotyczących kolejnego ćwiczenia laboratoryjnego. Opracowanie wyników wykonanego ćwiczenia i napisanie poprawnego sprawozdania zgodnie z obowiązującą formą. Tygodniowo 2 godz./grupa Pracownia Fizyczna Henryk Szydłowski, PWN, 1999 Literatura zalecana w instrukcjach do ćwiczeń laboratoryjnych.

6 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 6 www Laboratorium treści dr Sebastian Pawlus 009_fs_3 Przepisy BHP. Organizacja stanowiska pracy. Badanie przyspieszenia ziemskiego metodą wahadła różnicowego. Badanie prędkości dźwięku metodą rury Kundta-Quinckego. Badanie temperaturowej rozszerzalności ciał stałych. Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Stockesa. Badanie temperaturowej zależności współczynnika lepkości cieczy przy użyciu wiskozymetru Hopplera. Badanie zderzeń sprężystych. Wyznaczanie modułu Younga metodą strzałki ugięcia. Badanie ruchu precesyjnego żyroskopu. Badanie drgań torsyjnych. Wyznaczanie modułu sztywności drutu. Badanie ruchu wahadeł sprzężonych. pracy uzupełniająca www Jak w opisie modułu. 45 Zapoznanie się z instrukcją do laboratoryjnych oraz z podstawami teoretycznymi niezbędnymi do wykonania ćwiczeń na laboratorium. Opracowanie wyników eksperymentalnych w formie sprawozdania. Samodzielna praca z podręcznikiem i materiałami dodatkowymi przygotowanymi przez osoby prowadzące zajęcia laboratoryjne celem przygotowania się do kolokwium. Tygodniowo 2 godz./grupa D. Halliday, R. Resnick, J. Walker Podstawy Fizyki t.1 i 2 PWN, H. Szydłowski Pracownia Fizyczna PWN Jay Orear Fizyka t. 1 i 2, WNT, T. Dryński Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Pracownia Fizyczna PWN

7 Uniwersytet Śląski w Katowicach str Opis sposobów efektów kształcenia modułu Kolokwium (-y) wymagania merytoryczne kryteria oceny 009_fs_2, 009_fs_3 Dr hab. Andrzej Hacura 009_w_1 Znajomość zagadnień przedstawianych na wykładzie z mechaniki klasycznej. Umiejętność samodzielnego rozwiązywania najprostszych problemów przedstawiona na kartkówkach, aktywność wskazująca na poprawne opisywanie i interpretację zjawisk mechaniki, obecność. Krótkie kolokwia pisemne na każdych zajęciach konwersatoryjnych. Ocenianie odpowiedzi ustnych na pytania dotyczące przestudiowanego materiału z mechaniki. Kolokwium (-y) 009_fs_2 dr Sebastian Pawlus 009_w_1 wymagania Zadania rachunkowe z podręczników D. Halliday, R. Resnick, J. Walker Podstawy merytoryczne Fizyki t.1 i 2 PWN. Umiejętność sformułowania problemu, wyodrębnienia danych i szukanych, opis rozwiązania problemu (rachunkowy i słowny). kryteria oceny skala ocen 2-5; ocena 2 3 lub mniej zadań, ocena 3 4 zadania, ocena 4 5 zadań, ocena 5 6 zadań. dwa razy w semestrze; termin kolokwium podany do wiadomości studentów dwa tygodnie wcześniej; do rozwiązania 6 zadań.

8 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 8 Sprawozdanie (-y) wymagania merytoryczne kryteria oceny 009_fs_3 Dr hab. Andrzej Hacura 009_w_2 Znajomość instrukcji ćwiczenia laboratoryjnego. Zapoznanie się z zagadnieniami do kolokwium wstępnego zgodnie z zaleceniami odpowiedniej instrukcji. Znajomość ściśle określonej wiedzy potrzebnej do wykonania ćwiczenia laboratoryjnego. Poprawność sporządzonego sprawozdania. Sukcesywne ocenianie nabytej wiedzy z zakresu wykonywanego ćwiczenia laboratoryjnego w trakcie kolokwiów wstępnych. Recenzja sprawozdań. Sprawozdanie (-y) wymagania merytoryczne 009_fs_3 dr Sebastian Pawlus 009_w_2 Ocenie podlegają praktyczne umiejętności pracy w laboratorium oraz umiejętność opracowania otrzymanych danych laboratoryjnych zgodnie ze wskazówkami z instrukcji oraz od ch. kryteria oceny Skala ocen od 2 do 5. Student podlega ocenie w trakcie wykonywania ćwiczeń oraz w oparciu o przygotowane sprawozdania. Egzamin pisemny lub egzamin ustny (-y) wymagania merytoryczne 009_fs_1 Prof. dr hab. Jerzy Zioło 009_w_3 Znajomość materiału zdefiniowanego w treści przedstawionej wyżej. Wymagana będzie umiejętność rozwiązywania prostych zadań z zakresu realizowanego na wykładach. Zarówno zakres wykładów, jak i zadań

9 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 9 kryteria oceny rachunkowych znaleźć można w zalecanych podręcznikach (D. Halliday, R, Resnick, J. Walker, Podstawy FIZYKI). Egzamin pisemny oraz ustny.