Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Fizyka I
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab. Władysław Bogusz
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Inzynieria Chemiczna i Procesowa
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2013/2014
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
90
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
3
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
brak
Limit liczby studentów:
brak
Cel przedmiotu:
Studenci w ramach przedmiotu Fizyka 1 zapoznają się z najważniejszymi zjawiskami fizyki klasycznej z zakresu mechaniki, kinetyczno-molekularnej teorii gazów, termodynamiki, fizyki statystycznej i elektromagnetyzmu, ze strukturą poznawczą fizyki i z metodami badań fizycznych. Wdrażani są do samodzielnego stosowania metod matematycznych (algebra, geometria, analiza matematyczna) do rozwiązywania problemów stawianych przez fizykę i nauki techniczne. Uzyskują w ten sposób solidny fundament poznawczy dalszych studiów.
Treści kształcenia:
Treści wykładu: 1. Zasady zachowania w mechanice. Podstawy eksperymentalne fizyki: obserwacje, wielkości fizyczne i doświadczenia fizyczne. Prawa i zasady fizyki. Oddziaływania fundamentalne. Podstawowe pojęcia mechaniki. Zachowawcze pole sił. Energia kinetyczna i potencjalna. Zasady zachowania: energii, pędu i momentu pędu. Związek zasad zachowania z prawami symetrii. 2. Termodynamika fenomenologiczna i statystyczna. Parametry stanu i równanie stanu. Energia wewnętrzna jako funkcja stanu. I zasada termodynamiki i jej zastosowanie do izoprocesów. II zasada termodynamiki, odwracalność procesów. Podstawowe pojęcia statystyki fizycznej: mikrostany i makrostany. Entropia i jej statystyczna interpretacja. Podstawy doświadczalne kinetyczno-molekularnej teorii budowy materii. Mikroskopowa interpretacja ciśnienia i temperatury. Zasada ekwipartycji energii. Klasyczna teoria ciepła właściwego. Rozkład Boltzmanna energii i Maxwella prędkości cząsteczek gazu. Zderzenia cząstek, przekrój czynny, średnia droga swobodna. Zjawiska transportu: dyfuzja, przewodnictwo cieplne i lepkość gazu. 3. Elektromagnetyzm. Pole elektryczne, natężenie pola. Prawa Coulomba i Gaussa – zastosowanie do obliczania pól elektrycznych prostych rozkładów ładunków. Potencjał elektryczny i związek rozkładu potencjału z natężeniem pola. Pojemność elektryczna. Energia pola elektrycznego. Elektryczne właściwości materii: polaryzacja dielektryków, mechanizmy polaryzacji, wzór Clausiusa-Mosottiego, ferroelektryki, piezoelektryki. Prąd elektryczny. Klasyczna teoria przewodnictwa elektrycznego metali. Pole magnetyczne: prawo Biota-Savarta i prawo Ampera – zastosowanie do wyznaczania indukcji magnetycznej. Prawo Faradaya indukcji elektromagne-tycznej. Energia pola magnetycznego. Właściwości magnetyczne materii: diamagnetyki, paramagnetyki i ferromagnetyki. Równania Maxwella. Treści kształcenia na ćwiczeniach: Zadania średnio zaawansowane matematycznie, ilustrujące ściśle materiał teoretyczny wykładów, stosowane metody analizy matematycznej, wdrażający do samodzielnej pracy przy rozwiązywaniu zagadnień nauk ścisłych. Zadania z podstaw kinematyki: obliczanie przemieszczenia, drogi, prędkości, przyśpieszenia obiektów w ruchu. Zadania z podstaw dynamiki, obliczanie przyspieszenia obiektów jako efektu działania sił. Obliczanie pracy sił, energii kinetycznej obiektów. Zadania z zastosowaniem zasad zachowania energii i pędu w mechanice, związane z energią potencjalną pola grawitacyjnego i sił sprężystych oraz sił tarcia. Ruch obrotowy bryły sztywnej, zasada zachowania momentu pędu. Obliczanie momentów bezwładności prostych brył, obliczanie energii ruchu obrotowego. Podstawy hydrostatyki. Wykorzystanie obliczeniowe praw Pascala i Archimedesa. Podstawy termodynamiki. Wyznaczanie parametrów stanu gazu z równania Clapeyrona. Wykorzystanie I zasady termodynamiki do obliczania energii wewnętrznej, ciepła pobranego przez gaz oraz pracy mechanicznej wykonywanej przez gaz. Obliczanie sprawności silników cieplnych. Wyznaczanie natężenia i potencjału pola elektrycznego od układu ładunków punktowych. Prawa Coulomba i Gaussa. Obliczanie pracy sił pola elektrycznego przy przemieszczaniu ładunków – energia potencjalna układu ładunków elektrycznych. Prąd elektryczny, obliczanie prądów i napięć w obwodach elektrycznych, wykorzystujące prawa Kirchoffa. Pole magnetyczne. Wyznaczanie wektora indukcji magnetycznej wokół przewodników z prądem, wykorzystanie prawa Ampera i Biota-Savarta . Obliczanie siły Lorentza. Dipolowy moment magnetyczny ramki z prądem. Obliczanie siły elektromotorycznej indukcji z prawa Faradaya.
Metody oceny:
Wiedza i Umiejętności – Wykład: 1) Kolokwium w środku semestru, 2) Egzamin pisemny i ustny na końcu semestru. Umiejętności i Kompetencje Społeczne – Ćwiczenia: 1) Dwa kolokwia w trakcie semestru, 2) Prace domowe, dyskusje.
Egzamin:
tak
Literatura:
materiały wykładowe: 1)W. Bogusz, J. Garbarczyk, F. Krok, Podstawy fizyki, OWPW 2010; 2) Preskrypt: W. Bogusz, „Repetytorium z fizyki I” do pobrania ze strony internetowej autora ( http:// adam.mech.pw.edu.pl/~wbogusz/ ) Podręcznik uzupełniający: I. Sawieliew; „Wykłady z fizyki”, PWN Warszawa 1994 Ćwiczenia: K. Blankiewicz, M. Igalson; „Zbiór zadań rachunkowych z fizyki”, OWPW Warszawa
Witryna www przedmiotu:
http:// adam.mech.pw.edu.pl/~wbogusz/
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt Wpisz opis
Wpisz opis
Weryfikacja: Wpisz opis
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01
Efekt F1_W_01
Ma wiedzę w zakresie podstawowych pojęć i wielkości fizycznych mechaniki. Zna sposoby opisu stanu ruchu postępowego i obrotowego. Zna zasady dynamiki, pojęcia pracy i energii. Zna zasady zachowania energii, pędu i momentu pędu.
Weryfikacja: pisemny sprawdzian w środku semestru, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: K_W01, K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W01
Efekt F1_W_02
Zna prawa gazowe i równanie stanu gazu doskonałego i gazu rzeczywistego (van der Waalsa). Zna założenia kinetyczno molekularnej teorii gazów. Ma wiedzę o rozkładach statystycznych prędkości (Maxwella) i energii cząsteczek gazu (Boltzmanna). Zna zasady termodynamiki.
Weryfikacja: pisemny sprawdzian w środku semestru, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: K_W01, K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W01
Efekt F1_W_03
Ma wiedzę w zakresie podstawowych pojęć i wielkości fizycznych elektrostatyki. Zna prawo Coulomba i prawo Gaussa (całkowe i różniczkowe). Zna związek natężenia pola elektrycznego z rozkładem potencjału oraz równanie Poissona. Ma wiedzę o energii pola elektrycznego. Zna wpływ zjawiska polaryzacji dielektrycznej na pole elektryczne w ośrodku materialnym. Ma wiedzę dotyczącą podstawowych praw prądu elektrycznego, prawa Ohma i praw Kirchhoffa dla sieci elektrycznych.
Weryfikacja: pisemny sprawdzian w środku semestru, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: K_W01, K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W01
Efekt F1_W_04
Ma wiedzę z zakresu magnetostatyki. Zna prawo Ampera, prawo Biota-Savarta i prawo Gaussa dla magnetostatyki. Zna pojęcia siły Lorentza, siły elektrodynamicznej, magnetycznego momentu dipolowego i ich zastosowania. Zna zjawisko indukcji elektromagnetycznej i samoindukcji, prawo indukcji Faradaya. Zna podstawowe właściwości magnetyczne materiałów i ich zastosowania. Ma podstawową wiedzę o równaniach Maxwella pola elektromagnetycznego.
Weryfikacja: pisemny sprawdzian w środku semestru, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: K_W01, K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W01

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt Wpisz opis
Wpisz opis
Weryfikacja: Wpisz opis
Powiązane efekty kierunkowe: K_U01, K_U03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01, T1A_U05
Efekt F1_U_01
Potrafi zastosować definicje wektorów opisujących ruch do rozwiązywania zadań z kinematyki. Umie zastosować zasady dynamiki by za pomocą analizy matematycznej obliczać zmiany stanu ruchu w różnych problemach dotyczących ruchu postępowego i obrotowego. Potrafi rozwiązywać zadania dotyczące zderzeń sprężystych i niesprężystych wykorzystując zasady zachowania energii i pędu. Umie obliczać momenty bezwładności prostych brył jednorodnych za pomocą rachunku całkowego.
Weryfikacja: prace domowe, na ćwiczeniach, kollokwia
Powiązane efekty kierunkowe: K_U01, K_U02, K_U03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01, T1A_U01, T1A_U02, T1A_U05
Efekt F1_U_02
Potrafi stosować zasady termodynamiki do wyznaczania parametrów stanu gazu, energii wewnętrznej układu gazowego, pracy wykonanej przez gaz, maksymalnej sprawności silników cieplnych i pomp ciepła.
Weryfikacja: prace domowe, na ćwiczeniach, kollokwia
Powiązane efekty kierunkowe: K_U01, K_U02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01, T1A_U01, T1A_U02
Efekt F1_U_03
Umie wyznaczać natężenia pól elektrycznych układów ładunków punktowych i ciągłych rozkładów ładunków za pomocą praw Coulomba i Gaussa oraz rozkładu potencjału w kondensatorach. Umie obliczać natężenia prądów lub spadki napięć na elementach obwodów elektrycznych przez zastosowanie prawa Ohma i praw Kirchhoffa dla sieci elektrycznych.
Weryfikacja: prace domowe, na ćwiczeniach, kollokwia
Powiązane efekty kierunkowe: K_U01, K_U02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01, T1A_U01, T1A_U02
Efekt F1_U_04
Potrafi obliczać siły działające na w polu magnetycznym na poruszające się ładunki lub przewodniki z prądem. Umie określić stan ruchu cząstki naładowanej w polu elektrycznym i w polu magnetycznym. Umie obliczać siłę elektromotoryczną w zjawisku indukcji i samoindukcji oraz indukcyjność cewki. Potrafi określać wektor indukcji magnetycznej dla różnych układów przewodników z prądem elektrycznym za pomocą praw Ampera lub Biota-Savarta.
Weryfikacja: prace domowe, na ćwiczeniach, kollokwia
Powiązane efekty kierunkowe: K_U01, K_U02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01, T1A_U01, T1A_U02

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt Wpisz opis
Wpisz opis
Weryfikacja: Wpisz opis
Powiązane efekty kierunkowe: K_K01
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K01
Efekt F1_K_01
Rozumie potrzebę ustawicznego kształcenia się, poszukiwania informacji naukowych z fizyki i innych nauk ścisłych w dostępnych źródłach. Rozumie konieczność ciągłego podnoszenia swoich kwalifikacji zawodowych.
Weryfikacja: kolokwia, prace domowe
Powiązane efekty kierunkowe: K_K01, K_K04
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K01, T1A_K06
Efekt F1_K_02
Umie rozwiązywać problemy fizyczne samodzielnie lub w małych zespołach. Posiada potrzebę i umiejętność uczestniczenia w dyskusji naukowej. Ma podstawową zdolność formułowania wybranych problemów fizycznych i własnych propozycji ich rozwiązania. Ma podstawową umiejętność prezentacji wyników swojej pracy.
Weryfikacja: kolokwia, prace domowe
Powiązane efekty kierunkowe: K_K01, K_K02, K_K05
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K01, T1A_K03, T1A_K07