Fizyka I dla ZFBM-FMiNI+ Projektowanie Molek. i Bioinformatyka 2015/2016 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. 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 2015/2016 przewidziane jest 15 wykładów po 3 godziny i 13 ćwiczeń wykładowych godzinnych. Wykłady odbywają się w czwartki, w godzinach 14:15-17:00 w Sali 0.03 ul. Pasteura5. Ćwiczenia wykładowe odbywają się w środy, 16:15-17:00 w Sali 0.06 ul. Pasteura5. Wykład 1: Wprowadzenie 01.10.2015 Co to jest fizyka, czym się zajmuje, ogólna klasyfikacja zjawisk, pomiary fizyczne, układ jednostek SI, zamiana jednostek, rzędy wielkości. Wektory i skalary, składowe wektorów. Wykład 2:Wektory 8.10.2015 Dodawanie odejmowanie i mnożenie wektorów, rola wektorów w fizyce błędy pomiarowe, modele w fizyce. Wykład 3: Ruch prostoliniowy 15.10.2015 Ruch, położenie i przemieszczenie, opis ruchu w przestrzeni, ruch jednostajny, ruch jednostajnie przyspieszony, spadek swobodny, względność ruchu, transformacja Galileusza Wykład 4: Ruch wielowymiarowy 22.10.2015 Położenie i przemieszczenie w przestrzeni, prędkość chwilowa, prędkość średnia, przyspieszenie chwilowe i średnie, rzut ukośny, ruch po okręgu, ruch względny w dwu wymiarach Wykład 5: Siła i ruch, Prawa dynamiki, 29.10.2015 Siły i oddziaływania, definicja masy, przyspieszenie jako skutek działania siły I zasada dynamiki, układ inercjalny, II zasada dynamiki, III zasada dynamiki, równania ruchu, bezwładność
Wykład 6:Dynamika ruchu i ruch po okręgu, 5.11.2015 Opory ruchu, tarcie, rozwiązywanie równań ruchu, siły sprężyste, ruch harmoniczny, wahadło, oscylator harmoniczny siły pozorne: prawa ruchu w układzie obracającym się, (siła odśrodkowa, siła Coriolisa) dynamika ruchu po okręgu, ruch w jednorodnym polu elektrycznym i magnetycznym, spektroskopia, Wykład 7: Energia kinetyczna i praca 12.11.2015 Energia, praca, związki między pracą i energią kinetyczną, praca wykonana przez siły: ciężkości, sprężystości i In Ne siły zmienne, moc Wykład 8: Energia potencjalna i zachowanie energii 19.11.2015 Energia potencjalna, siły zachowawcze, wyznaczanie energii potencjalnej, zachowanie energii ruchu, praca siły zewnętrznej, zasada zachowania energii Wykład 9: Zasada zachowania pędu, układy cząstek 26.11.2015 Środek masy, układ środka masy, druga zasada dynamiki dla układu cząstek, pęd, pęd układu cząstek, zasada zachowania pędu, ruch ciał o zmiennej masie zderzenia elastyczne praca, moc, energia kinetyczna Wykład 10: Zderzenia 3.12.2015 Popęd siły i pęd, definicja zderzenia, pęd i energia kinetyczna w zderzeniach, zderzenia sprężyste i niesprężyste, zderzenia w jednym i dwu wymiarach. Wykład 11: Ruch obrotowy 10.12.2015 Definicja, opis ruchu, zmienne w ruchu obrotowym, energia kinetyczna ruchu obrotowego, moment bezwładności, moment siły, moment pędu, toczenie ciał, moment pędu układu cząstek, zachowanie momentu pędu, ruchu obrotowego, bąk, precesja, żyroskop. Wykład 12: Grawitacja 17.12.2015 Prawo powszechnego ciążenia, energia potencjalna, ruch w polu siły centralnej, prawa Kepplera, pole odpychające, rozpraszanie Rutherforda Wykład 13: Kinematyka relatywistyczna 7.01.2016 Zdarzenia i czasoprzestrzeń, zasada względności Galileusza, prędkość światła i doświadczenie Michelsona-Morleya, postulaty Einsteina i transformacja Lorenza, dylatacja czasu i skrócenie Lorenza, wykres Minkowskiego, składanie prędkości Wykład 14: Dynamika relatywistyczna 14.01.2015 Relatywistyczna definicja pędu, energia kinetyczna, energia spoczynkowa, zasada zachowania energii, transformacja Lorentza dla energii i pędu, masa niezmiennicza, foton jako cząstka, efekt Comptona, relatywistyczny efekt Dopplera, rozpady cząstek, rozpraszanie nieelastyczne, energia progowa Wykład 15: Podsumowanie 21.01.2016 Powtórzenie zagadnień kinematyki, dynamiki, bryły sztywnej, grawitacji Ćwiczenia 13 godzin ( 1godzina tygodniowo) ćwiczeń wykładowych Ok. 45 godzin (3 godziny tygodniowo) ćwiczeń właściwych Program ćwiczeń obejmował będzie:
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 zadania domowe (nieobowiązkowe). 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). Terminy kolokwiów: I kolokwium 16 listopada 2015 od godz. 8:30-12:00 w sali 0.03a i 0.06 II kolokwium 11 stycznia 2016 od godz. 8:30-12:00 w sali 0.03a i 0.06 Termin egzaminu pisemnego 29 stycznia 2016 8:30-12:30 w sali 0.03a i 0.06. 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, wyników 2 kolokwiów 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. 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 uzyskały przynajmniej 20 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 40 punktów. 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 (40 pkt. - razem z kolokwiami) i 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 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) 20 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 II kol Egz.+ test Razem Dopuszczenie do ustnego 25 pkt. 25 pkt. 40 pkt. 90 pkt. 40 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
Schemat prowadzący do zaliczenia przedmiotu I kolokwium II kolokwium + egzamin Tak Koniec + egzamin Tak >40 Egzamin poprawkowy Ustny lub propozycja oceny punkty Koniec Ustny poprawkowy Koniec oznacza niezaliczenie przedmiotu.