Załącznik nr 1 do Zarządzenia Rektora UR Nr 4/2012 z dnia 20.01.2012r. SYLABUS Nazwa przedmiotu Nazwa jednostki prowadzącej przedmiot Fizyka Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Instytut Techniki UR Kod przedmiotu Studia Kierunek studiów Poziom kształcenia Forma studiów Fizyka techniczna studia inżynierskie stacjonarne pierwszego stopnia Rodzaj przedmiotu podstawowy Rok i semestr studiów 1 rok, I semestr Imię i nazwisko koordynatora przedmiotu dr Krzysztof Kucab Imię i nazwisko osoby prowadzącej (osób dr Krzysztof Kucab (wykład, laboratorium) prowadzących) zajęcia z przedmiotu Cele zajęć z przedmiotu Opanowanie zagadnień poruszanych na zajęciach umożliwi studentowi zrozumienie podstawowych zjawisk rządzących przyrodą a także możliwość bardziej efektywnego przyswajania wiedzy z zakresu przedmiotów ścisłych w dalszym kursie studiów. Przedmiot obejmuje analizę zagadnień z fizyki na poziomie podstawowym. Główne cele przedmiotu to: zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami stosowanymi w fizyce, nauczenie studentów formułowania zagadnień i problemów fizycznych w języku matematyki oraz nabycie umiejętności praktycznego posługiwania się nimi w rozwiązywaniu prostych zagadnień fizycznych. Wymagania wstępne Efekty kształcenia Znajomość fizyki i matematyki na poziomie szkoły średniej. Wiedza: - ma wiedzę z algebry i analizy matematycznej oraz elementarną wiedzę z rachunku macierzowego, różniczkowego i całkowego Mech_W1, - ma wiedzę z fizyki, przydatną do rozumienia zjawisk i procesów występujących w technice Mech_W3, - ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną wiedzę z zakresu elektryczności, magnetyzmu i optyki, przydatną do rozumienia zjawisk zachodzących w systemach mechatronicznych Mech_W4. Umiejętności: - potrafi wykorzystywać prawa fizyki w technice oraz projektowaniu i eksploatacji maszyn Mech_U2, - potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym
pomiary, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski Mech_U3. wykład 30 godzin ćwiczenia 30 godzin Kompetencje społeczne: - rozumie potrzebę i możliwości ciągłego dokształcania się (studia drugiego i trzeciego stopnia, studia podyplomowe, kursy) - podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych Mech_K1, - ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera, w tym ich wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje Mech_K2, - ma świadomość roli społecznej absolwenta uczelni technicznej, a zwłaszcza rozumie potrzebę formułowania i przekazywania społeczeństwu - m.in. poprzez środki masowego przekazu - informacji i opinii dotyczących osiągnięć technicznych; podejmuje starania, aby przekazać takie informacje i opinie w sposób powszechnie zrozumiały Mech_K4. Forma(y) zajęć, liczba realizowanych godzin Treści programowe Problematyka wykładu: Zajęcia organizacyjne omówienie zagadnień poruszanych w dalszej części kursu; podanie literatury; określenie sposobu i formy zaliczenia przedmiotu; układ SI; działania na wektorach; wektorowe i skalarne wielkości fizyczne 2 godz. Kinematyka punktu materialnego pojęcie punktu materialnego; ruch punktu materialnego; prędkość i przyspieszenie; ruch jednostajny prostoliniowy; ruch prostoliniowy jednostajnie zmienny 2 godz. Dynamika punktu materialnego zasady dynamiki Newtona; układ inercjalny i nieinercjalny rozkłady sił w obu układach; dynamika ruchu ciał (spadek swobodny, bloczek nieważki, równia pochyła); siła tarcia; dynamika ruchu po okręgu; zasada zachowania energii mechanicznej 4 godz. Pole grawitacyjne prawo grawitacji; prawa Keplera; ruch w polu siły ciężkości; rzut ukośny w polu grawitacyjnym; energia kinetyczna i potencjalna (grawitacyjna) 2 godz. Ruch falowy drgania harmoniczne pojęcia ogólne; przykłady ruchu harmonicznego: wahadło matematyczne i fizyczne; prędkość rozchodzenia się fal; równanie fali płaskiej; powstawanie i rozchodzenie się fal dźwiękowych; zjawisko Dopplera; drgania wymuszone 2 godz.
Elektrostatyka ładunek elektryczny; zasada zachowania ładunku elektrycznego; prawo Coulomba; pole elektryczne; natężenie pola elektrycznego; prawo Gaussa; napięcie elektryczne; pojemność elektryczna; kondensatory; łączenie kondensatorów 2 godz. Magnetyzm właściwości magnetyczne substancji; wektor indukcji magnetycznej; siła Lorentza; działanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem; prawo Gaussa dla pola magnetycznego; pole magnetyczne przewodnika z prądem; prawo Ampère a; oddziaływanie przewodników z prądem (definicja ampera), fale elektromagnetyczne 2 godz. Optyka ogólne własności światła; współczynnik załamania i droga optyczna; zasada Fermata; prawo odbicia i załamania światła; równanie soczewki cienkiej; obrazy wytwarzane przez cienkie soczewki; proste przyrządy optyczne; rozszczepienie światła białego w pryzmacie; doświadczenie Younga; dyfrakcja i interferencja światła; polaryzacja światła 2 godz. Kinematyka i dynamika relatywistyczna; elementy OTW czasoprzestrzeń; interwał czasoprzestrzenny; transformacje Galileusza i Lorentza; stożek świetlny; jednoczesność zdarzeń; notacja wskaźnikowa; tensor metryczny; równanie Einsteina 2 godz. Elementy termodynamiki fenomenologicznej równanie stanu gazu doskonałego; pojęcie liczności materii; masa atomowa i molowa; zasady termodynamiki; przemiana izobaryczna; izochoryczna; izotermiczna i adiabatyczna 2 godz. Elementy fizyki ciała stałego i fizyki jądrowej ładunek jądra; rozmiary i kształt jąder; wiązania jąder; defekt masy; siły jądrowe; sztuczne reakcje jądrowe; bilans energii; klasyfikacja cząstek elementarnych 2 godz. Promieniotwórczość naturalna i sztuczna podstawowe jednostki określające źródło oraz działanie promieniowania na otoczenie; rodzaje promieniowania jonizującego; prawo rozpadu promieniotwórczego; okres połowicznego rozpadu 2 godz. Elementy teorii pola pole skalarne i wektorowe; rotacja; dywergencja; gradient; operator nabla 2 godz. Podstawy hydromechaniki elementy hydrostatyki; współczynnik lepkości; liczba Reynoldsa; równanie Bernoulliego; równanie Naviera-Stokesa 2 godz. Suma godzin: 30 godz.
Problematyka ćwiczeń laboratoryjnych: Na każde ćwiczenie przeznaczony jest czas dwóch godzin. Wykaz przykładowych ćwiczeń: Mechanika: - Wyznaczanie gęstości ciał stałych o kształtach regularnych przy użyciu mierników długości i wag o różnej klasie dokładności. - Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa. - Wyznaczanie modułu sztywności metodą dynamiczną. - Sprawdzanie twierdzenia Steinera za pomocą wahadła fizycznego. Drgania i fale: - Rezonans akustyczny: wyznaczanie prędkości fali dźwiękowej w powietrzu za pomocą rury Quinckego, oraz w ciałach stałych (prętach) za pomocą rury Kundta. - Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego. Ciepło: -Wyznaczanie ciepła parowania wody. - Wyznaczanie stosunku C P /C V metodą Clement-Desormes. - Pomiar ciepła topnienia lodu. - Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia. Optyka geometryczna: - Soczewki: wyznaczanie odległości ogniskowych soczewek za pomocą ławy optycznej. - Mikroskop: wyznaczanie współczynnika załamania za pomocą mikroskopu. - Pomiar współczynnika załamania za pomocą refraktometru Abbego. - Sprawdzanie praw fotometrii. Fotometr Bunsena. Optyka falowa: - Pomiar długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej. - Pierścienie Newtona. - Badanie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez wodny roztwór cukru. Suma godzin: 30 godz. Łączna liczba godzin (wykład + ćwiczenia): 60 godz. Metody dydaktyczne wykład prezentacja multimedialna oraz wykład przy tablicy laboratorium zajęcia przy stołach laboratoryjnych
Sposób(y) i forma(y) zaliczenia Sposób zaliczenia wykładu egzamin Sposób zaliczenia laboratorium zaliczenie z oceną; Forma zaliczenia wykładu egzamin pisemny oraz ustny Metody i kryteria oceny Forma zaliczenia laboratorium ustalenie oceny zaliczeniowej na podstawie ocen cząstkowych ze sprawozdań oraz rozmów ze studentami przy stołach laboratoryjnych. Wykład egzamin pisemny składa się z pięciu zadań podzielonych na część teoretyczną i obliczeniową. Każdemu zadaniu odpowiada punktacja 0 3pkt. Część pisemna egzaminu jest zaliczona po zdobyciu przez studenta minimum 8 punktów Liczba punktów Ocena 14 15 5.0 13 4.5 11 12 4.0 10 3.5 8 9 3.0 W przypadku uzyskania przez studenta liczby punktów 0 7 (lub w przypadku wyrażenia przez studenta chęci poprawy oceny z egzaminu pisemnego) musi on zdać egzamin ustny. Na egzaminie ustnym student losuje trzy zadania. Każde z nich podzielone jest na część teoretyczną i obliczeniową. Każdemu zadaniu odpowiada punktacja 0 3pkt. Część ustna egzaminu jest zaliczona po zdobyciu przez studenta minimum czterech punktów. Student, który zaliczył część ustną egzaminu (ale z części pisemnej otrzymał ocenę niedostateczną) otrzymuje ocenę końcową dostateczną. Laboratorium ocena końcowa jest średnią arytmetyczną ocen ze sprawozdań do ćwiczeń wykonanych przez studenta. Brana jest także pod uwagę aktywność studenta na zajęciach. Całkowity nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia założonych efektów w godzinach oraz punktach ECTS Aktywność wykład ćwiczenia przygotowanie do ćwiczeń przygotowanie sprawozdań Liczba godzin/ nakład pracy studenta 30 godz. 30 godz. 45 godz. 30 godz.
Język wykładowy Praktyki zawodowe w ramach przedmiotu Literatura przygotowanie do egzaminu 45 godz. udział w egzaminie pisemnym 3 godz. udział w konsultacjach 2 godz. SUMA GODZIN 185 LICZBA PUNKTÓW ECTS 6 polski nie Literatura podstawowa: 1. A.K Wróblewski, J.A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki, PWN, Warszawa 1984. 2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, PWN, Warszawa 2006. 3. J. Kalisz, M. Massalska, J.M. Massalski, Zbiór zadań z fizyki z rozwiązaniami, PWN, Warszawa 1975. 4. J. Jędrzejewski, W. Kruczek, A. Kujawski, Zbiór zadań z fizyki, WNT, Warszawa 1991. 5. H. Szydłowski, Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa 1999. 6. J. Smela, T. Zamorski, A. Puch, Pierwsza pracownia fizyczna - przewodnik, Wydawnictwo Oświatowe FOSZE, Rzeszów 1995. 7. J.R. Taylor, Wstęp do analizy błędu pomiarowego, PWN, Warszawa 1999. 8. T. Dryński, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN, Warszawa 1980. 9. Sz. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna, PWN, Warszawa 1980. Literatura uzupełniająca: 1. M. Herman, A. Kalestyński, L. Widomski, Podstawy fizyki dla kandydatów na wyższe uczelnie, PWN, Warszawa 1991. 2. R. Resnick, D. Halliday, Fizyka, PWN, Warszawa 1996. Podpis koordynatora przedmiotu Podpis kierownika jednostki