Fizyka

KIERUNEK STUDIÓW: Ochrona Środowiska / ECTS: 4 / semestr: 2

Profil: ogólnoakademicki / Forma i poziom: SI

status: kierunkowy

Wymagania wstępne: Fizyka na poziomie gimnazjum i liceum o profilu podstawowym.

Cel przedmiotu: Uświadomienie studentom piękna i prostoty praw fizyki rządzących światem przyrody i zależności pomiędzy nimi oraz ukazanie fenomenu życia na Ziemi - uwarunkowanego splotem sprzyjających zjawisk fizycznych i fizycznych własności materii (np. wody) jak również zwrócenie uwagi studentów na zagrożenia dla zdrowia płynące z różnych wynalazków technicznych (np. telefonów komórkowych, kuchenek mikrofalowych).

Opis ogólny: Budowa materii. Wybrane zagadnienia z fizyki jądrowej. Elementy kinematyki i dynamiki. Podstawy hydromechaniki. Elementy reologii. Elementy elektrodynamiki i magnetyzmu. Drgania i fale. Podstawy spektroskopii. Elementy termodynamiki. Elementy akustyki i optyki geometrycznej.

Wykład odbywa się w trybie 15 tygodniowego semestru (1 godzina zegarowa - 60 minut tygodniowo)

Wykłady:

1.Wielkości fizyczne i ich podział. Jednostki podstawowe i pochodne. Charakterystyka sił rzeczywistych.

2.Zasady dynamiki Newtona. Praca, moc, energia, defekt masy. Rola energii słonecznej.

3.Pole grawitacyjne jako pole zachowawcze. Ciężar ciała, przyśpieszenie ziemskie, wpływ pola grawitacyjnego na organizmy żywe. Przeciążenie i nieważkość. Ruch po okręgu. Prędkości kosmiczne, prawa Kepplera.

4.Siły międzycząsteczkowe. Siły tarcia. Zasady zachowania w fizyce.

Ciśnienie, prawa hydrostatyki, przepływ doskonały i rzeczywisty, prawa hydrodynamiki.

5.Przepływ cieczy rzeczywistej, lepkość. Napięcie powierzchniowe, zjawisko włoskowatości. Transport wody w glebie.

6.Siła Coulomba. Dysocjacja elektrolityczna. Pole eletrostatycznel. Właściwości elektryczne materii. Pole elektryczne Ziemi.

7.Magnetyzm. Pole magnetyczne wytwarzane przez poruszające się ładunki. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Reguła Lenza. Siła Lorentza i siła elektrodynamiczna. Magnetyczne własności materii. Własności ferromagnetyków. Pole magnetyczne Ziemi.

8.Fale elektromagnetyczne. Widmo fal elektromagnetycznych. Wpływ fal elektromagnetycznych na organizmy żywe.

9.Promieniowanie podczerwone. Barwa ciała. Powstawanie promieniowania podczerwonego krótkofalowego, promieniowania widzialnego i nadfioletowego. Model atomu Bohra. Promieniowanie X. Promieniowanie kosmiczne.

10.Polaryzacja światła. Interferencja i dyfrakcja. Założenia optyki geometrycznej. Prawa odbicia i załamania. Całkowite wewnętrzne odbicie. Dyspersja w pryzmacie i kropli wody. Zjawiska optyczne.

11.Zwierciała, soczewki i ich zastosowanie (lupa, mikroskop, okulary). Fotoefekt. Korpuskularna teoria światła. Fale materii.

12.Rozszerzalnosc cieplna. Anomalna rozszerzalność wody. Ciepło, bilans cieplny. Ciepło a praca. I zasada termodynamiki.

13.Przemiany odwracalne i nieodwracalne. Entropia w procesach nieodwracalnych. II zasada termodynamiki. Gaz doskonały a gaz rzeczywisty.

14.Akustyka. Próg słyszalności. Próg bólu. Hałas. Zastosowanie ultradżwięków w medycynie.

15.Promieniowanie jonizujące, źródła i oddziaływanie z materią ożywioną i nieożywioną.

Ćwiczenia:

Ćwiczenia laboratoryjne odbywają się w trybie 15 tygodniowego semestru (dwie godziny tygodniowo).

Studenci pracują w zespołach dwuosobowych lub samodzielnie, wykonując doświadczenia na Pracowni Fizycznej.

Tematyka ćwiczeń:

1.Wyznaczanie gęstości ciał stałych i cieczy.

2.Wyznaczanie przyśpieszenia ziemskiego przy pomocy wahadła matematycznego i fizycznego lub wyznaczanie modułu sztywności pręta.

3.Analiza składania drgań prostopadłych przy użyciu oscyloskopu i komputera "Krzywe Lissajoux" lub wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu i ciałach stałych.

4.Wyznaczanie współczynnika rozszerzalności liniowej ciał stałych lub współczynnika rozszerzalności objętościowej cieczy.

5.Wyznaczanie kalorymetryczne ciepła właściwego, ciepła topnienia lub wyznaczanie zmiany entropii układu.

6.Wyznaczanie wilgotności względnej i bezwzględnej powietrza.

7.Wyznaczanie współczynnika lepkości dynamicznej i współczynnika napięcia powierzchniowego cieczy.

8.Wyznaczanie współczynnika sprawności urządzenia grzejnego na przykładzie grzałki elektrycznej i garnka elektrycznego lub badanie zjawiska elektrolizy i wyznaczanie współczynnika elektrochemicznego i stałej Faraday`a.

9.Wyznaczanie oporu przewodników metodą mostka Wheatstone`a lub wyznaczanie siły elektromotorycznej i oporu wewnętrznego źródła napięcia stałego.

10.Wyznaczanie zawady, współczynika samoindukcji cewki i pojemności kondensatora w obwodach RLC lub wyznaczanie charakterystyki diody półprzewodnikowej.

11.Wyznaczanie charakterystyk i parametrów lamp elektronowych lub pomiar natężenia pola magnetycznego Ziemi.

12.Wyznaczanie ogniskowych soczewek przy pomocy ławy optycznej lub badanie zjawiska fotoelektrycznego.

13.Wyznaczanie współczynnika załamania światła przy pomocy mikroskopu lub wyznaczanie zależności współczynnika załamania cieczy od stężenia przy pomocy refraktometru.

14.Absorpcjometryczne wyznaczanie stężenia roztworu lub wyznaczanie stężenia roztworów cukru przy pomocy polarymetru.

15.Pomiar długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej lub badanie widm emisyjnych i absorbcyjnych przy pomocy spektrometru.

Struktura aktywności studenta:

zajęcia realizowane z bezpośrednim udziałem prowadzącego godz. 50h (2 ECTS)

w tym

wykłady: 20h

ćwiczenia: 30h

konsultacje: 2h

udział w badaniach: 0h

udział w egzaminie i zaliczeniu: 3h

praca własna 50h (2 ECTS)

Literatura:

Podstawowa:

Przestalski S., Elementy fizyki, biofizyki i agrofizyki. WUW, Wrocław, 2001.

Resnick R., Halliday D., Podstawy fizyki. t. 1-5. PWN, W-wa, 2003.

Materiały z fizyki dla studentów (dostępne w internecie), przygotowane przez pracowników Zakładu Fizyki.

Uzupełniająca:

Orear J., Fizyka. T. 1 i 2. WNT W-wa 2004.

Po ukończeniu kursu fizyki (wykłady plus ćwiczenia laboratoryjne) student:

Wiedza:

1. Zna podstawowe prawa fizyki, interpretuje je i potrafi je powiązać i odnieść do sytuacji z życia codziennego oraz świata przyrody.

2. Rozpoznaje rzeczywiste zagrożenia dla życia i zdrowia płynące ze zjawisk fizycznych zachodzących we Wszechświecie (fale elektromagnetyczne, promieniowanie jonizujące, hałas, ultradźwięki).

3. Dostrzega w otaczającym świecie i opisuje zjawiska fizyczne i własności fizyczne materii, które umożliwiły rozwój życia na Ziemi.

Umiejętności:

1. Pracując w zespole dwuosobowym lub samodzielnie potrafi przeprowadzić doświadczenie fizyczne wg instrukcji oraz posługiwać się przyrządami laboratoryjnymi (mierniki prądu analogowe i cyfrowe, suwmiarka, śruba mikrometryczna, mikroskop, spektrometr, polaryzator, oscyloskop, refraktometr, kolorymetr).

2. Potrafi dokonać analizy otrzymanych wyników, oszacować niepewności pomiarowe pomiarów bezpośrednich i pośrednich.

3. Potrafi przedstawić wyniki doświadczenia w formie wykresu oraz dokonać jego analizy.

Kompetencje społeczne:

1. Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i podnoszenia kwalifikacji zawodowych oraz rozwoju osobowego.

2. Wykazuje zdolność do pracy w zespole przyjmując w nim różne role, umiejętnie zarządza czasem.

Wykłady:

Egzamin ustny (termin I, II i III z materiału wykładu)

Ćwiczenia:

Ocena końcowa z ćwiczeń: średnia uzyskana z poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych. Ocenie podlega odpowiedź ustna lub pisemna oraz sporządzone sprawozdanie z ćwiczeń, dokonane obliczenia wyników i oszacowanie niepewności pomiarowych.

1. Ocena niedostateczna (2,0): wystawiana jest wtedy, jeśli w zakresie co najmniej jednej z trzech składowych (W, U lub K) przedmiotowych efektów kształcenia student uzyska mniej niż 50% obowiązujących efektów dla danej składowej.

2. Ocena dostateczna (3,0): wystawiana jest wtedy, jeśli w zakresie każdej z trzech składowych (W, U lub K) efektów kształcenia student uzyska przynajmniej 50% obowiązujących efektów dla danej składowej.

3. Ocena ponad dostateczna (3,5): wystawiana jest na podstawie średniej arytmetycznej z trzech składowych (W, U lub K) efektów kształcenia (średnio 61-70%).

4. Podobny sposób obliczania ocen jak przedstawiony w pkt. 3 przyjęto dla ocen dobrej (4,0 - średnio 71-80%), ponad dobrej (4,5 - średnio 81-90%) i bardzo dobrej (5,0 - średnio >90%).

Ocena końcowa: 0,6 x ocena z egzaminu + 0.4 x ocena z ćwiczeń.