Metodyka rozwiązywania zadań
W celu poprawnego rozwiązania zadania z fizyki należy postępować wg następującego schematu:
Zapoznanie się z treścią zadania
Analiza zjawisk fizycznych dotyczących zadania, praw oraz wzorów opisujących te prawa
Uzyskanie rozwiązania problemu na symbolach ogólnych (rozwiązanie literowe), czyli podanie zależności ogólnej dotyczącej danego zadania
Wyznaczenie wartości liczbowych oraz ich jednostek (obowiązuje układ SI).
Analiza i dyskusja otrzymanego wyniku (sprawdzenie realności wyniku)
Podanie ostatecznej odpowiedzi
Wytyczne
I. Zapoznanie się z treścią zadania
We wstępnej fazie należy dokładnie zapoznać się z treścią zadania oraz zapisać wielkości dane (symbole i wartości sprowadzone w razie potrzeby do układu SI). Pewne dane mogą nie występować jawnie w treści zadania - należy przyjąć je domyślnie (np. przyspieszenie ziemskie g = 10 m/s2, h = 6* 10-34 Js, c=3*108 m/s itp..). Następnie należy zapisać wielkość (wielkości), której będziemy szukali i określić czy rozwiązanie uzyskamy w postaci liczbowej czy tylko literowej.
II. Analiza zjawisk fizycznych dotyczących zadania, praw oraz wzorów opisujących te prawa
Na tym etapie należy ustalić dział fizyki, którego dotyczy zadanie (ew. działów przy zadaniach mieszanych). Należy także wypisać zależności matematyczne opisujące zjawiska fizyczne występujące w zadaniu oraz sporządzić schematyczne rysunki (tam, gdzie to ma sens). Rysunki powinny być szkicowe i zawierać wyłącznie szczegóły istotne w zadaniu. Następnie należy przyjąć założenia upraszczające. Często są one podane w treści zadania, lecz bywa, że należy samemu się domyślić, jakie zjawiska można pominąć. Bywają zadania, w których silę tarcia można pominąć lub takie, w których należy ją wyliczyć; pomijamy efekty powierzchniowe lub wyliczamy straty energii; masy o dużych wymiarach (Ziemia, satelita) traktujemy jako punkty materialne lub obliczamy ich wymiary geometryczne albo zaniedbujemy opory omowe przewodników łączących istotne elementy układu elektrycznego. Krótko mówiąc wyodrębniamy teoretyczne elementy mające istotny wpływ na rozwiązanie danego problemu.
III. Uzyskanie rozwiązania problemu na symbolach ogólnych.
Zadania z fizyki z reguły stawiają do rozwiązania przez studenta pewien problem natury ogólnej. Z tego właśnie powodu zadania należy przede wszystkim rozwiązywać na liczbach ogólnych (rozwiązania literowe) a dopiero w fazie końcowej podstawiać wartości liczbowe. Dzięki temu uzyskujemy pewne ogólne zależności, niezależne od wartości liczbowych; nie przeprowadzamy też rachunku jednostek i nie obliczamy wartości pośrednich.
Zdarza się, że niekiedy odstępujemy od powyższej reguły, zwłaszcza w sytuacji, gdy np. w trakcie rozwiązywania zadania wystąpi równanie kwadratowe. Wyróżnik tego równania może mieć skomplikowaną postać i wówczas warto rozważyć możliwość podstawienia wartości liczbowych wcześniej. Również w przypadku, gdy w treści zadania znajduje się polecenie podania wielkości pośrednich możemy to uczynić przed podaniem ostatecznego wyniku literowego.
W trakcie rozwiązywania zadania 'na liczbach ogólnych' należy również zwrócić uwagę na odpowiedni dobór oznaczeń literowych, głównie w celu uniknięcia tzw. 'kolizji' oznaczeń (przypadkowego użycia identycznych symboli dla dwóch różnych wielkości fizycznych: np. czas t i temperatura t). Może dojść wówczas do niepożądanego uproszczenia tych wielkości. Oczywiście przyjmowanie oznaczeń literowych jest zupełnie dowolne jednak dla ułatwienia przyjęto w fizyce, że pewne litery są ściśle przypisane do określonych wielkości fizycznych. Dzięki temu zdecydowanie łatwiej można zapamiętać większość wzorów fizycznych. Proszę zwrócić uwagę na wielkie i małe litery (wprowadza się także indeksy liczbowe w przypadku wystąpienia kilku wielkości tego samego typu). Poniżej przedstawiono niektóre, najczęściej używane oznaczenia:
A, a = pole powierzchni/odcinek drogi
C, c = pojemność elektryczna/ciepło właściwe
E, E = natężenie pola elektrycznego/energia lub siła elektromotoryczna
F, f = siła/częstotliwość
G, g = stała grawitacji/przyspieszenie ziemskie
H, h = natężenie pola magnetycznego
I, i = natężenie prądu
M, m = masa
P, p = ciężar/pęd
Q, Q, q = ciepło/ciężar/ładunek elektryczny
R, r = opór elektryczny/promień orbity/promień wodzący = odległość
S, s = pole powierzchni/odcinek drogi
T, t = temperatura bezwzględna/temperatura lub czas
U, u = napięcie/różnica potencjałów/prędkość
V, v = objętość, potencjał, prędkość
W, w = praca/prędkość
Z, Z = zawada/zdolność optyczna
IV. Wyznaczenie wartości liczbowych oraz ich jednostek (obowiązuje układ SI).
Wynik liczbowy należy przedstawiać w jednostkach układu SI, tak więc jednostki wszystkich wielkości, które są dane należy najpierw wyrazić w tym układzie (wyjątkiem jest sytuacja, gdy wielkości występujące po prawej stronie rozwiązania są tego samego typu; wówczas wynik liczbowy nie zależy od układu jednostek, ponieważ one się uproszczą). Rachunek jednostek można przeprowadzać na dwa sposoby; jednocześnie z wykonywaniem obliczeń rachunkowych lub oddzielnie po ich zakończeniu. Rachunek jednostek jest istotnym elementem rozwiązania zadania, ponieważ dzięki niemu można sprawdzić jego poprawność.
V. Analiza i dyskusja otrzymanego wyniku (sprawdzenie realności wyniku)
VI. Podanie ostatecznej odpowiedzi
Punkty za rozwiązania zadań będą przyznawane wg następującej reguły:
1. przeczytanie ze zrozumieniem treści zadania + analiza zakończona zapisaniem
wszystkich wzorów 1p,
2. wykonanie odpowiednich przekształceń = otrzymanie zależności końcowej 1(2)p.
dokonanie obliczenia wyniku końcowego wraz z rachunkiem jednostek 1p.
łącznie 3 - 4 p. w zależności od stopnia trudności przekształceń z punktu 2