Fizyka

Podstawy mechaniki klasycznej i relatywistycznej. Podstawy teorii pola sił. Pole grawitacyjne. Geoida . Elementy mechaniki nieba. Pole ładunków. Prąd elektryczny. Fizyczne podstawy mikroelektroniki. Półprzewodniki, złącza półprzewodnikowe. Pole prądów i magnetyczne własności materii.Fale elektromagnetyczne.

I semestr

1. Elementy matematyki fizycznej. Wektory – rachunek na wektorach, skalary. Układy odniesienia. Transformacja Galileusza i Lorentza. Klasyfikacja ruchów i ich różniczkowy opis. Równanie torów (2h).

2. Dynamika punktu materialnego w układach inercyjnych i nieinercyjnych. Siły bezwładności. Siły rzeczywiste. Ruch obrotowy bryły sztywnej, precesja bąka symetrycznego. Statyka (2h).

3. Praca, moc, energia. Zasady zachowania pędu, krętu, energii.

Zderzenia i ich klasyfikacja (2h).

4. Odkształcenia ciał stałych. Ruch harmoniczny tłumiony, wymuszony, składanie drgań. Rozchodzenie się fal w ośrodkach sprężystych. Zjawiska towarzyszące rozchodzeniu się fal. Zjawisko Dopplera (2h).

5. Podstawy teorii pola sił. Strumień pola. Twierdzenie Gaussa i Stokesa. Pole sił centralnych. Pole grawitacyjne. Geoida. Anomalie siły ciężkości. Wahadła, grawimetry. Praca sił zewnętrznych i sił pola. Siła Coriolisa. Elementy mechaniki nieba, prawa Keplera, prędkości kosmiczne (2h).

6. Pole ładunków - charakterystyka. Dielektryk i przewodnik w polu elektrycznym. Kondensatory i ich układy ( 2h).

7. Prąd elektryczny - siła elektromotoryczna ogniwa. Opis mikroskopowy i makroskopowy zjawiska. Prawo Ohma , prawa Kirchhoffa – zastosowanie. Analiza rozkładu prądów i spadków potencjału w obwodzie prądu stałego. Mierniki prądu i napięcia (2h).

8. Fizyczne podstawy mikroelektroniki. Pasmowa teoria ciała stałego.

Własności elektryczne materii. Półprzewodniki, złącza półprzewodnikowe i ich zastosowanie - dioda, tranzystor (2h).

9 . Pole prądów - siła Lorentza, siła elektrodynamiczna. Prawo Ampere'a. Prawo Biota - Savarte'a. Zastosowanie praw do obliczania indukcji magnetycznej (2h).

10. Efekt Halla. Prawo Gaussa i jego zastosowanie. Własności magnetyczne substancji, podział substancji magnetycznych.

Pętla histerezy dla ferromagnetyków. Pole magnetyczne Ziemi.

Roczne i dobowe zmiany inklinacji, anomalie magnetyczne (2h).

Razem 20 godz.

Szczegółowa tematyka ćwiczeń zawiera następujące zagadnienia:

Nr ćwicz. Temat ćwiczenia liczba godz.

1. Pomiar wielkości podstawowych i pochodnych. Pomiary bezpośrednie i pośrednie. Dyskusja błędu. Błąd wielkości mierzonej i wyznaczanej. Przepisy BHP obowiązujące na pracowni fizycznej ( 2h).

2. Przygotowanie do ćwiczeń z mechaniki. Kinematyka i dynamika ruchu postępowego punktu materialnego. Ruch obrotowy bryły sztywnej. Moment siły. Warunki równowagi bryły sztywnej ( 3h).

3. Praca moc energia. Zasady zachowania w fizyce. Ciężar ciała. Pole

grawitacyjne. Elementy mechaniki nieba ( 2h). Wyznaczanie ciężaru właściwego ciał stalych.( 2h).

4. Przyspieszenie ziemskie. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego.

Wahadło matematyczne i fizyczne. Własności sprężyste ciał. Ruch harmoniczny ( 2h).

5. Przygotowanie do cwiczeń z elektycznosci. Pole elektrostatyczne. Kondensatory i ich układy. Prąd elektryczny stały. Prawo Ohma, prawa Kirchhoffa- rozwiązywanie obwodów

elektrycznych Wyznaczanie siły elektromotorycznej i oporu wewnętrznego (4h).

6. Prawa przepływu prądu elektrycznego. Pomiar oporu elektrycznego metodą mostka Wheatstone'a (2 h).

7. Sprawność urządzenia i jej zależność od różnych czynników. Wyznaczanie współczynnika sprawności grzałek (2h).

8 .Przygotowanie do ćwiczeń z elektromagnetyzmu. Pole magnetyczne. Zjawiska elektromagnetyczne.

Prąd zmienny. Równania Maxwella. Fale elektromagnetyczne (4h).

9. Charakterystyka obwodów RLC. Zawada. Wyznaczanie współczynnika samoindukcji i pojemności elektrycznej ( 2h).

10. Lampy elektronowe.Wyznaczanie charakterystyk i parametrów

triody (2 h).

Razem 25 h

1. J. Orear, „ Fizyka,” tom 1-2, WNT, Warszawa, 2004.

2. D. Halliday, R. ResnickJ. Walker, "Podstawy fizyki" tom 1-5, PWN, Warszawa , 2003.

3. R.P. Feynman, "Feynmana wykłady z fizyki", PWN, Warszawa, 1974.

4. J. R. Meyer-Arendt "Wstęp do optyki", PWN, Warszawa , 1979.

5. Sz. Szczeniowski , "Fizyka doświadczalna" cz. IV, PWN, Warszawa ,1983.

6. A. Sojecki "Optyka", WSZiP, Warszawa 1980.

7. T. Dryński, "Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki", PWN, Warszawa ,1986

8. Materiały pomocnicze do ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki umieszczone na stronie Katedry Chemii i Fizyki - Fizyka: www.fizyka.ur.krakow.pl

Po ukończeniu kursu fizyki (wykłady plus ćwiczenia laboratoryjme) student powinien:

1. Dostrzegać w otaczającym świecie i opisywać zjawiska fizyczne i własności fizyczne materii, które umożliwiły rozwój życia na Ziemii.

2. Znać podstawowe prawa fizyki opisujace zjawiska zachodzące w świecie mikro- i makroskopowym , umieć je interpretować, powiązać i odnieść do sytuacji z życia codziennego oraz świata przyrody.

3. Posiadać podstawowe wiadomości z przyrodoznawstwa i geofizyki obejmujące fizyczne własności globu ziemskiego oraz procesy zachodzące w litosferze i atmosferze, stanowiące podbudowę do takich dziedzin jak astronomia geodezyjna czy geodezja satelitarna.

4. Potrafić posługiwać się podstawową aparaturą oraz posługiwać się przyrządami laboratoryjnymi (mierniki prądu analogowe i cyfrowe, suwmiarka, śruba mikrometryczna, mikroskop, spektrometr, polaryzator, oscyloskop, refraktometr iitd.) uzyskując w ten sposób podbudowę do posługiwania się aparaturą stosowaną w geodezji.

5. Umieć dokonać analizy otrzymanych wyników,dokonać obliczeń, oszacować błąd pomiaru bezpośredniego i pośredniego metodą różniczki zupełnej oraz metodą pochodnej logarytmiczneja a także błąd średni kwadratowy pomiarów pośrednich.

6. Umieć przedstawić wyniki doświadczenia w formie poprawnego wykresu oraz dokonać jego analizy graficznej i numerycznej.

7. Rozpoznawać rzeczywiste zagrożenia dla życia i zdrowia płynące ze zjawisk fizycznych zachodzących we Wrzechświecie (fale elektromagnetyczne, promieniowanie jonizujące, hałas, ultradźwięki).

Efekty uczenia oceniane będą każdorazowo na ćwiczeniach laboratoryjnych w formie:

1. Kolokwium ustnego z zagadnień dotyczących przeprowadzanego doświadczenia.

2. Sprawozdania z:

a) opisem doświadczenia, wynikami pomiarów,

b) opracowaniem wyników,sporządzonym wykresem i analizą uzyskanych rezultatów,

c) oszacowaniem błędów wielkości mierzonych (pomiarów bezpośrednich) i błędów wielkości wyznaczanych( pomiarów pośrednich),

d) porównaniem z wartościami tablicowymi i wnioskami.