Nazwa przedmiotu:
FIZYKA
Nr przedmiotu:
2
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Rok studiów:
I
Semestr:
I
Kierunek:
inżynieria materiałowa Specjalność:
inżynieria dentystyczna
Prowadzący:
prof. A. Kania
Liczba godzin:
Wykłady:
30
Ćwiczenia:
10
Laboratoria:
Forma zaliczenia
Zaliczenie
Punkty ECTS:
4
przedmiotu:
CEL ZAJĘĆ:
Celem nauczania jest zapoznanie studentów I roku z podstawami fizyki na poziomie
niezbędnym dla kursu inżynierskiego. Szczególną rolę zwraca się na opanowanie podstawowych
zagadnień fizycznych oraz wprowadzenie pojęć i omówienie metod badawczych niezbędnych w
dalszym procesie nauczania takich przedmiotów jak biofizyka, termodynamika, elektrotechnika,
chemia i inżynieria materiałowa. Konwersatoria służą praktycznemu wykorzystaniu wiedzy
teoretycznej w rozwiązywaniu problemów i zadań z fizyki i ćwiczeniu umiejętności logicznego
myślenia.
Celem ćwiczeń laboratoryjnych jest praktyczne zapoznanie studentów z podstawowymi
pomiarami fizycznymi, sposobem ich przeprowadzania i opracowania z uwzględnieniem
problematyki niepewności pomiarowych.
SZCZEGÓŁOWY PROGRAM ZAJĘĆ
WYKLADY:
1. Wiadomości wstępne, Fizyka jako nauka. Wielkości fizyczne. Pomiar. Jednostki.
Międzynarodowy układ jednostek SI. Jednostki uzupełniające
2. Mechanika. Kinematyka. Względność ruchu. Rodzaje ruchu. Pojęcie punktu
materialnego. Ruch prostoliniowy. Prędkość. Ruch prostoliniowy jednostajny. Ruch
prostoliniowy zmienny. Przyśpieszenie. Prędkość i droga w ruchu prostoliniowym
jednostajnie zmiennym. Ruch krzywoliniowy. Ruch po okręgu. Prędkość kątowa.
Przyśpieszenie kątowe.
3. Dynamika punktu materialnego. Siła. Zasady dynamiki. Pęd. Przykłady sił. Praca.
Moc. Siły zachowawcze. Energia potencjalna. Energia kinetyczna. Dynamika układu
punktów materialnych. Środek masy. Siły wewnętrzne i zewnętrzne. Ruch środka
masy.
1
4. Dynamika bryły sztywnej. Pojęcie bryły sztywnej. Ruch postępowy i obrotowy bryły sztywnej.
Moment siły. Moment bezwładności. Druga zasada dynamiki ruchu obrotowego. Moment pędu.
Energia kinetyczna ruchu obrotowego. Analogie między ruchem postępowym i ruchem
obrotowym. Zasady zachowania w mechanice. Zasada zachowania pędu. Zasada zachowania
momentu pędu. Zasada zachowania energii. Siły bezwładności.
5. Zderzenia ciał. Zasada napędu rakietowego. Grawitacja. Prawo powszechnego ciążenia. Pole
grawitacyjne. Energia potencjalna i potencjał pola grawitacyjnego. Mechanika cieczy i gazów.
Własności cieczy i gazów. Ciśnienie. Prawo Pascala. Prawo Archimedesa. Przepływ
cieczy i gazów. Prawo Bernoulliego. Przepływ cieczy rzeczywistych. Lepkość. Wzór
Stokesa. Liczba Reynoldsa. Silnik wodny. Silnik wiatrowy.
6. Elementy szczególnej teorii względności. Mechanika klasyczna i relatywistyczna.
Transformacja Galileusza. Transformacja Lorentza. Relatywistyczne dodawanie
prędkości. Pojęcie czasoprzestrzeni. Interwał czasoprzestrzenny. Zależność masy od
prędkości. Zależność masy od prędkości. Masa i energia. Związek energii z pędem..
Ruch drgający i falowy. Drgania harmoniczne. Pojęcia ogólne. Drgania swobodne.
Drgania tłumione. Drgania wymuszone. Rezonans. Drgania złożone. Składanie drgań
harmonicznych. Ruch falowy. Rodzaje fal. Prędkość rozchodzenia, się fal. Fala
harmoniczna płaska. Równanie fali harmonicznej. Dyfrakcja i interferencja fal.
Akustyka. Fale dźwiękowe. ciśnienie i natężenie dźwięku. Efekt Dopplera.
Ultradźwięki.
7. Termodynamika. Zjawiska termodynamiczne. Temperatura. Różne skale temperatury.
Zerowa zasada termodynamiki. Kinetyczna teoria gazu doskonałego. Równanie stanu
gazu. Założenia kinetycznej teorii gazu doskonałego. Ciśnienie. Energia kinetyczna a
temperatura. Rozkład Maxwella. Rozkład Boltzmanna. Liczba A vogadra. Ciepło, praca
i energia wewnętrzna. Energia wewnętrzna a ciepło. I zasada termodynamiki. Praca sił
ciśnienia. Przemiany gazu doskonałego. Ciepło właściwe. Ciepła molowe. Przemiana
adiabatyczna.
8. Procesy odwracalne i nieodwracalne. Entropia i II zasada termodynamiki. Zjawiska
transportu. Maszyny cieplne. Statystyczna interpretacja entropii. Próżnia i jej osiąganie.
Przejścia fazowe. Równanie i izotermy gazu rzeczywistego. Wykres równowagi
fazowej. Ciekłe kryształy. Osiąganie niskich temperatur. Trzecia zasada termodynamiki.
Nadpłynność.
2
9. Elektromagnetyzm. Pole elektryczne. Ładunki elektryczne. Prawo Coulomba.
Natężenie pola elektrycznego. Dipol. Strumień indukcji. Prawo Gaussa. Praca sił pola
elektrycznego. Energia potencjalna ładunków elektrycznych. Napięcie i potencjał.
Pojemność elektryczna. Kondensator płaski. Prąd elektryczny. Natężenie i gęstość
prądu. Opór elektryczny.
Prawo Ohma. Opór właściwy. Przewodnictwo właściwe. Siła elektromotoryczna. Łączenie
oporów. Praca i moc prądu. Ciepło Joule'a. Prawa Kirchhoffa dla obwodów.
10. Pole magnetyczne. Indukcja magnetyczna. Siła Lorentza. Przewodnik z prądem w polu
magnetycznym. Moment magnetyczny ramki. Pole magnetyczne przewodnika z prądem.
Przenikalność magnetyczna. Natężenie pola magnetycznego. Prawo Ampera. Solenoid.
Prawo Biotta-Savarta. Prawo Gaussa dla pola magnetycznego. Oddziaływanie
przewodników z prądem. Amper. Indukcja elektromagnetyczna. Strumień indukcji
magnetycznej. Prawo indukcji Faradaya. Reguła Lentza. Indukcja własna i wzajemna.
ĆWICZENIA:
1. Działania na wektorach. Dodawanie wektorów. Mnożenie skalarne i wektorowe.
Pochodna funkcji. Obliczanie pochodnej prostych funkcji analitycznych.
2. Kinematyka i dynamika punktu materialnego. Ruch jednostajnie zmienny. Rzut
ukośny. II zasada dynamiki. Pęd i energia kinetyczna.
3. Dynamika bryły sztywnej i zasady zachowania. II zasada dynamiki bryły sztywnej.
Wykorzystanie zasad zachowania w rozwiązywaniu problemów fizycznych. Ruch
harmoniczny.
4. Dynamika cieczy i płynów. Termodynamika. Przepływ cieczy. I zasada
termodynamikidla przemian gazowych. Sprawność silników cieplnych.
5. Pole elektryczne i pole magnetyczne. Siła Coulomba. Potencjał elektryczny ładunku
punktowego. Kondensator płaski. Ruch ładunku w polu magnetycznym. Oddziaływanie
przewodników z prądem. Prawo Ampera.
LITERATURA:
1. "Fizyka - krótki kurs", Czesław Bobrowski, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne
3
FIZYKA
Nr przedmiotu:
2
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Rok studiów:
I
Semestr:
II
Kierunek:
inżynieria materiałowa Specjalność:
Inżynieria dentystyczna
Prowadzący:
prof. A. Kania
Liczba godzin:
Wykłady:
20
Ćwiczenia audytoryjne:
10
Laboratoria:
20- dr D. Dmytrów
Forma zaliczenia
Egzamin
Punkty ECTS:
5
przedmiotu:
CEL ZAJĘĆ:
Celem nauczania jest zapoznanie studentów I roku z podstawami fizyki na poziomie
niezbędnym dla kursu inżynierskiego. Szczególną rolę zwraca się na opanowanie podstawowych
zagadnień fizycznych oraz wprowadzenie pojęć i omówienie metod badawczych niezbędnych w
dalszym procesie nauczania takich przedmiotów jak biofizyka, termodynamika, elektrotechnika,
chemia i inżynieria materiałowa. Konwersatoria służą praktycznemu wykorzystaniu wiedzy
teoretycznej w rozwiązywaniu problemów i zadań z fizyki i ćwiczeniu umiejętności logicznego
myślenia.
Celem ćwiczeń laboratoryjnych jest praktyczne zapoznanie studentów z podstawowymi
pomiarami fizycznymi, sposobem ich przeprowadzania i opracowania z uwzględnieniem
problematyki niepewności pomiarowych.
WYKŁADY:
1. Drgania i fale elektromagnetyczne. Drgania w obwodzie RLC. Prąd przesunięcia.
Wirowe pole elektryczne. Równania Maxwella. Fale elektromagnetyczne. elektryczny w
cieczach. Elektrolity. Przewodnictwo elektrolitów. Elektroliza. elektryczny w gazach.
Jonizacja gazu. Działanie detektorów jonizacyjnych. zmienny. Sinusoidalna SEM. Opór,
indukcyjność i pojemność w obwodzie prądu zmiennego. Wartości skuteczne prądu.
Prąd trójfazowy.
2. Optyka. Prędkość światła. Współczynnik załamania i droga optyczna. Odbicie i załamanie.
Zasada Fermata. Prawo odbicia. Prawo załamania. Optyka geometryczna.
Załamanie światła na powierzchni sferycznej. Soczewki cienkie. Długość ogniskowa. Obrazy
wytwarzane przez soczewki. Dyspersja światła. Pryzmat. Aberracje układów optycznych.
Interferencja światła. Doświadczenie Y ounga. Interferencja w cienkich warstwach. Dyfrakcja
światła.
Dyfrakcja światła na szczelinie. Siatka dyfrakcyjna i jej zdolność rozdzielcza. Polaryzacja
światła. Polaryzacja przez odbicie. Dwójłomność.
4
3. Fizyka atomowa. Kwantowe własności promieniowania. Ciało doskonale czarne. Wzór Plancka.
Zjawisko fotoelektryczne. Falowe własności cząstek materialnych. Fale de Broglie'a. Zasada
nieoznaczoności. Równanie Schrodingera. Funkcja falowa. Budowa atomu. Model Bohra. Równanie
Schrodingera dla atomu wodoru. Poziomy energetyczne.
Orbitalny moment pędu. Spin. Budowa powłok elektronowych. Zakaz Pauliego. Układ okresowy
pierwiastków. Promieniowanie rentgenowskie. Budowa cząsteczek. Wiązania chemiczne.
Widma cząsteczkowe.
4. Fizyka ciała stałego. Budowa kryształów. Typy wiązań w krysztale. Rodzaje kryształów. Sieci
przestrzenne Bravais'go. Defekty sieci. Metody badania struktury krystalicznej. Rentgenografia.
Elektronografia. Neutronografia.
5. Teoria pasmowa ciał stałych. Energia wiązania elektronów w krysztale. Pasma energetyczne.
Przewodniki, półprzewodniki i izolatory. Własności elektryczne metali.
Nadprzewodnictwo. Własności magnetyczne ciał stałych. Ruch orbitalny a moment
magnetyczny. Diamagnetyk. Paramagnetyk. Ferromagnetyk. Własności dielektryczne ciał
stałych. Polaryzacja dielektryków. Podatność elektryczna. Własności mechaniczne i termiczne
ciał stałych.
6. Fizyka jądrowa. Podstawowe własności nuklidów i ich systematyka. Ładunek, masa, spin, rozmiar i
kształt jąder. Siły jądrowe. Przemiany jądrowe. Rozpady alfa, beta i gamma. Prawo rozpadu. Cząstki
elementarne. Klasyfikacja i podstawowe własności cząstek elementarnych.
7. Fizyka a medycyna. Fizyka w diagnostyce. Fizyka w terapii.
ĆWICZENIA:
1. Prąd elektryczny. Prawo Ohma. Prawa Kirchoffa. Obwody elektryczne. Elektroliza.
2. Optyka geometryczna. Prawo załamania. Lupa i mikroskop. Siatka dyfrakcyjna.
3. Budowa kryształów. Elementy symetrii. Sieci krystaliczne. Wybrane struktury krystaliczne.
LABORATORIA:
1. Zapoznanie studentów z Regulaminem Laboratorium Fizycznego i przepisami BHP.
Omówienie wszystkich ćwiczeń.
2. Teoria błędów i podstawowe pomiary fizyczne. Zaznajomienie się z podstawowymi
przyrządami.
3. Wyznaczanie gęstości cieczy i ciał stałych.
4. Wyznaczania modułu Y ounga metodą ugięcia belki.
5. Wyznaczanie modułu sztywności metodą statyczną (lub dynamiczną).
6. Wyznaczanie lepkości cieczy metodą Stokesa.
7. Wyznaczanie liczby Reynoldsa.
8. Wyznaczanie współczynnika rozszerzalności liniowej.
9. Wyznaczanie ciepła właściwego metali i ciepła topnienia lodu.
10. Wyznaczanie ogniskowej soczewek.
11. Wyznaczanie długości fali świetlnej metodą siatki dyfrakcyjnej.
LITERA TURA:
1. "Fizyka - krótki kurs", Czesław Bobrowski, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne
2. "Pracownia Fizyczna", Henryk Szydłowski, PWN
5