Rolnictwo Fizyka Prowadzący zajęcia: dr Andrzej Daniluk wykłady, ćwiczenia laboratoryjne; dr Wiaczesław Szamow ćwiczenia laboratoryjne; dr Krzysztof Iskra ćwiczenia laboratoryjne; mgr Barbara Wybraniec ćwiczenia laboratoryjne. Instytut Matematyki i Fizyki, Katedra Fizyki, ul. 3-go Maja 54. 1. Rodzaj zajęć: a) wykłady zaliczenie na podstawie testu b) ćwiczenia laboratoryjne zaliczenie na ocenę. 2.Kryteria uzyskania zaliczenia: Przewidywane są dwa kolokwia po 20 punktów każde. Zaliczenie kolokwium następuje po uzyskaniu minimum 51% punktów (21pkt.). Należy opracować i złożyć 5 sprawozdań z wykonanych ćwiczeń. Maksymalna liczba punktów możliwa do uzyskania za wykonane ćwiczenia i opracowane sprawozdania wynosi 50 pkt. (po 10 pkt. za ćwiczenie). Minimalna liczba punktów za ćwiczenie nie może być mniejsza niż 5,5 pktu. Zaliczenie ćwiczeń następuje po uzyskaniu minimum punktowego za kolokwia i wykonane ćwiczenia, co wymaga zdobycia minimum 47,5 pkt. (5 x 5,5 + 21 = 47,5). 3. Program szczegółowy. Wstęp. Podstawowe pojęcia fizyki. Rola fizyki w naukach rolniczych. Podstawy mechaniki. Ruch, układ odniesienia, droga, prędkość, prędkość średnia, przyspieszenie. Ruchy proste. Zasady dynamiki. Siły. Pęd i popęd. Praca, moc i energia. Energia kinetyczna i potencjalna. Ruch falowy. Wykorzystanie praw mechaniki w rolnictwie. Przemieszczanie się organizmów żywych. Wpływ hałasu na rozwój organizmów żywych. Podstawy nauki o cieple. Ilość ciepła, a temperatura. Zmiany stanów skupienia.. Praca objętościowa. Energia wewnętrzna. Zasady termodynamiki. Silniki. Osiąganie niskich temperatur. Chłodnictwo. Wpływ temperatury i wilgotności na uprawy polowe. Elementy elektryczności i magnetyzmu. Pole elektrostatyczne. Ładunek elektryczny. Natężenie pola. Potencjał. Pojemność elektryczna. Kondensatory. Wyładowania atmosferyczne i ochrona budynków przed nimi. Obwód elektryczny. Natężenie prądu i napięcie. Opór elektryczny. Podstawowe prawa przepływu prądu elektrycznego i ich zastosowania. Akumulatory. Pole magnetyczne prądu elektrycznego. Ziemskie pole magnetyczne. Indukcja elektromagnetyczna. Transformator. Wpływ pola elektrycznego i magnetycznego na organizmy żywe. 1
Elementy optyki. Mechanizm powstawania promieniowania elektromagnetycznego. Promieniowanie spójne i niespójne. Elementy optyki geometrycznej: podstawowe prawa, zwierciadła, soczewki i ich wady, lupa, oko, układy soczewek, mikroskop, lorneta. Polaryzacja. Polaroidy. Skręcenie płaszczyzny polaryzacji. Sacharymetr. Wpływ promieniowania widzialnego na rozwój roślin. Wpływ promieniowania podczerwonego i ultrafioletowego na rozwój roślin. Efekt cieplarniany. Ochrona przed ultrafioletem.. Wpływ promieniowania niejonizującego na organizmy żywe. Wpływ promieniowania jonizującego na organizmy żywe. 4. Ćwiczenia laboratoryjne. Przed rozpoczęciem ćwiczeń laboratoryjnych należy zapoznać się z treścią skryptu Wstęp do pierwszej pracowni fizyki (5A), który można wypożyczyć u laborantów w Katedrze Fizyki (p.403), bądź w czytelni przy ulicy Dreszera. Studentów rolnictwa nie obowiązuje szczegółowy rachunek błędów, niemniej każdy student winien sobie zdawać sprawę, że każdy pomiar obarczony jest błędem przypadkowym. Wymagana jest umiejętność oszacowania popełnianych błędów, a także ich analiza. Na podstawie literatury i przeprowadzonych pomiarów student przeprowadza również analizę wyników. Do ćwiczeń laboratoryjnych należy przygotować teorię na podstawie literatury: 1A, 2A, 3A, 1B, 2B, 3B i 4B, oraz część praktyczną na podstawie literatury: 4A, 5A, 6A, 7A. Słuchacz rolnictwa zobowiązany jest do wykonania i zaliczenia 5-ciu ćwiczeń, i złożenia stosownych kolokwiów. Ćwiczenia wyznaczane są przez prowadzącego zajęcia z listy przedstawionej poniżej. A. Pracownia mechaniki. 1. Wyznaczanie gęstości ciał: a) Pomiar gęstości bryły sztywnej (1A); b) Pomiar gęstości względnej ciał stałych przy pomocy prawa Archimedesa (1B); c) Pomiar gęstości przy pomocy piknometru (1C). 2. Pomiar natężenia pola grawitacyjnego w Siedlcach przy pomocy wahadła matematycznego (2). 3. Wahadło sprężynowe. a) Badanie zależności wychylenia od przyłożonej siły (3A); b) Badanie izochronizmu drgań wahadła sprężynowego (3B). 4. Wyznaczanie modułu Younga przez zginanie (4). 5. Badanie wahadła Oberbecka: a) Sprawdzanie drugiej zasady dynamiki dla ruchu obrotowego (6B). 6. Badanie fal akustycznych: a) Pomiar częstotliwości drgań widełek stroikowych metodą rezonansu akustycznego (9A); b) Badanie zależności prędkości rozchodzenia się dźwięku w powietrzu od długości fali akustycznej (9C). 2
7. Pomiar współczynnika lepkości cieczy: a) Pomiar współczynnika lepkości wody (10A). B. Pracownia ciepła. 1. Wyznaczanie gęstości powietrza metodą Regnaulta (2). 2. Wyznaczanie ciepła topnienia lodu metodą kalorymetryczną (4). 3. Wyznaczanie ciepła parowania wody w temperaturze wrzenia (12). 4. Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia zewnętrznego (5) 5. Sprawdzanie prawa Boyle a-mariotte a (9). 6. Wyznaczanie c p /c v metodą Clementa-Desormesa (7). 7. Sprawdzanie pierwszej zasady termodynamiki przy pomocy termoergometru (11). 8. Wyznaczanie objętości przepływającej w dłoni krwi metodą kalorymetryczną (13). 9. Wyznaczanie entalpii (14). C. Pracownia elekryczności. 1. Ładunki elektryczne, Pole elektrostatyczne: a) Badanie spadku potencjału wzdłuż pręta organicznego (21A); b) Badanie zmian ładunku elektrycznego zgromadzonego na okładkach kondensatora, podczas jego rozładowania, metodą całkowania graficznego (21B); c) Badanie zmian ładunku elektrycznego gromadzonego na okładkach kondensatora, podczas ładowania, metodą całkowania graficznego (21C); d) Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora metodą całkowania graficznego (21D). 2. Prawa przepływu prądu elektrycznego: a) Pomiar oporu przewodnika na podstawie prawa Ohma (22A); b) Wyznaczanie współczynnika temperaturowego oporu metodą mostkową (22B); c) Badanie sprawności grzejnika elektrycznego (22C); d) Wyznaczanie siły elektromotorycznej ogniwa i oporu wewnętrznego na podstawie prawa Ohma dla obwodu zamkniętego (22D). 3. Pole magnetyczne: a) Wyznaczanie indukcji magnetycznej przy pomocy teslomierza (23A); b) Wyznaczanie względnej indukcji magnetycznej w środku obwodu kołowego (23B). 4. Drgania relaksacyjne: a) Badanie zależności drgań relaksacyjnych od pojemności (24A); b) Badanie zależności drgań relaksacyjnych od różnicy między napięciem zasilania, a napięciem zapłonu (24B). 5. Indukcja elekromagnetyczna: a) Charakterystyka żarówki (25A); b) Wyznaczanie indukcyjności solenoidu (25B); c) Badanie transformatora (25C); 3
d) Badanie rezonansu szeregowego (25D). D. Pracownia optyki. 1. Badanie współczynnika załamania: a) Pomiar współczynnika załamania metodą pomiaru grubości pozornej płytki przy użyciu mikroskopu (40D). 2. Wyznaczanie ogniskowej soczewki cienkiej: a) Wyznaczanie ogniskowej soczewki cienkiej z wykresu prostej (42B); b) Wyznaczanie ogniskowych soczewek cienkich metodą Bessela (42C). 3. Badanie mikroskopu. Pomiary małych długości: a) Pomiar powiększenia mikroskopu (43A); b) Pomiar średnicy włosa (43B); c) Pomiary elementów struktury preparatu biologicznego (43C). 4. Badanie dyspersji: a) Wyznaczanie długości fali w widmach pierwiastków i światła białego (44A); b) Wyznaczanie krzywej dyspersji dla neonu, obliczanie dyspersji liniowej dla neonu i helu (44B). 5. Dyfrakcja: a) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej (46B). 6. Polaryzacja: a) Pomiar stężenia cukru w roztworze przy pomocy sacharymetru (47B). 7. Lasery: a) Pomiar długości fali świetlnej przy wykorzystaniu ugięcia na pojedynczej szczelinie (48A); b) Pomiar długości fali świetlnej przy pomocy doświadczenia Younga (48B); c) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej (48D). 8. Zewnętrzne zjawisko fotoelektryczne: a) Wyznaczanie charakterystyki prądowo- napięciowej fotokomórki (50A); b) Badanie zależności fotoprądu od oświetlenia (50B); c) Badanie zależności fotoprądu od częstotliwości promieniowania (50C). 5. Literatura: A. Podstawowa: 1. Podstawy biofizyki pod redakcją A. Pilawskiego; 2. S. Przestalski, Fizyka z elementami biofizyki i agrofizyki; 3. Repetytorium z fizyki w zakresie szkoły średniej dowolny podręcznik; 4. Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki i biofizyki pod redakcją A. Murkowskiego; 4
5. P. Karpiniuk, A Daniluk, Wstęp do pierwszej pracowni fizycznej mechanika; 6. A. Daniluk. Zbiór instrukcji do ćwiczeń laboratoryjnych z elektryczności; 7. A. Daniluk, Zbiór instrukcji do ćwiczeń laboratoryjnych z optyki; B. Uzupełniająca: 1. R. G. Gieworkian, Fizyka; 2. I. Tarian, Fizyka dla przyrodników; 3. A. Piekara, Nowe oblicze optyki; 4. J. R. Meyer-Arendt, Wstęp do optyki; 5