Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Fizyka 1 (IBM)

Koordynator przedmiotu:

Jan ŻEBROWSKI

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia I stopnia

Program:

Inżynieria Biomedyczna

Grupa przedmiotów:

Przedmioty techniczne

Kod przedmiotu:

FI1

Semestr nominalny:

2 / rok ak. 2014/2015

Liczba punktów ECTS:

6

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

30 godz wykład, 15 godz przygotowania do wykładu i konsultacje, 15 godz ćwiczenia rachunkowe, 8 godz przygotowanie do ćwiczeń, 15 godz laboratorium, 15 godz przygotowanie i sprawozdania z laboratorium, 5 godz przygotowanie do kolokwiów, 10 godz przygotowanie do egzaminu, Razem 113 godz, co odpowiada 6 ECTS

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

30 godz wykład, 15 godz ćwiczenia rachunkowe, 15 godz laboratorium, 15 godz konsultacje Razem 75 godz 4 ECTS

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

15 godz ćwiczenia rachunkowe, 8 godz przygotowanie do ćwiczeń, 15 godz laboratorium, 15 godz przygotowanie i sprawozdania z laboratorium, Razem 53 godz, co odpowiada 2 ECTS

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład30h
• Ćwiczenia15h
• Laboratorium15h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Analiza 1

Limit liczby studentów:

60

Cel przedmiotu:

Zapoznanie studentów z podstawami fizyki w zakresie mechaniki klasycznej oraz elektrodynamiki i optyki w zakresie typowym dla uniwersytetu technicznego ze szczególnym uwzględnieniem potrzeb Kierunku Inżynierii Biomedycznej w zakresie rozwiązywania prostych zadań technicznych. W wykładzie podkreśla się uniwersalność i interdyscyplinarność praw fizyki, eksponuje jej doświadczalny charakter i elementy współczesnego naukowego obrazu przyrody.

Treści kształcenia:

Wstęp: Istota i struktura fizyki Mechanika : Opis ruchu układu fizycznego. Zasady dynamiki Newtona. Równania ruchu. Zasady zachowania pędu, momentu pędu i energii. Siły zachowawcze i nie zachowawcze; zasada zachowania energii. Ruch drgający. Rezonans układów drgających. Ruch falowy. Równania ruchu falowego. Elementy akustyki. Efekt Dopplera. Przyczynowość równań ruchu. Zjawiskanieliniowe w ruch drgającym i falowym. Elementy mechaniki elatywistycznej. Elementy statyki i dynamiki płynów (2h) Elektrodynamika : Pole elektryczne. Prawo Coulomba. Natężenie i potencjał pola elektrycznego. Prawo Gaussa. Równanie Poissona i Laplace?a. Pole elektryczne w dielektryku (zjawisko polaryzacji dielektrycznej). Pole magnetyczne. Siła Lorentza. Prawo Ampere'a dla prądów stałych i dla prądów zmiennych. Prawo indukcji Faradaya. Indukcyjność. Prawo Biot-Savarta. Równania Maxwella (postać różniczkowa i całkowa, interpretacja). Równania materiałowe.Równanie Poissona. Dyspersja fal elektromagnetycznych. Optyka : Optyka falowa i geometryczna. Polaryzacja. Interferencja fal. Dyfrakcja i jej rodzaje. Elementy transformacji optycznych ? związek dyfrakcji z transformatą Fouriera. Holografia. Mikroskop elektronowy i zasady rentgenografii.

Metody oceny:

Kolokwium wykładowe w połowie semestru - ocena uwzględniana w ocenie egzaminacyjnej. 2 kolokwia na ćwiczeniach kolokwium przed każdym ćwiczeniem laboratoryjnym oraz ocena sprawozdania z wykonania ćwiczeń laboratoryjnych

Egzamin:

tak

Literatura:

Podręczniki wykładowe: I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, t.1 Mechanika i fizyka cząsteczkowa; t.2 Elektryczność i magnetyzm, fale, optyka. Wyd. Naukowe PWN Warszawa 1997. W. Bogusz, J. Garbarczyk, F. Krok, Podstawy Fizyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997, 1999. C. Kittel, W. Knight, M. Ruderman, Mechanika; F. C. Crawford: Fale, PWN, 1973; E.Purcell, Elektrodynamika, Wyd. Naukowe PWN Warszawa 1969. Zbiory zadań Zbiory zadań: A.Hennel, W.Szuszkiewicz, Zadania i problemy z fizyki, WNT 2002 M. Baj, G. Szeflińska, M. Szymański, D. Wasik, Zadania i problemy z fizyki. Drgania i fale skalarne, PWN, Warszawa 1993. M. Baj, G. Szeflińska, M. Szymański, D. Wasik, Zadania i problemy z fizyki. Fale elektromagnetyczne. Fale materii, PWN, Warszawa 1996. W.Brański, M.Herman, L.Widomski, Zbiór zadań z fizyki -Elektryczność i magnetyzm, PWN 1979 lub późniejsze wznowienia.

Witryna www przedmiotu:

www.if.pw.edu.pl/~zebra

Uwagi:

Zakres ćwiczen realizowanych w laboratorium w tym semestrze obejmuje zakres zarówno przedmiotu FI1 jak i FI2

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt FI_W01

Ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki klasycznej oraz podstaw fizyki relatywistycznej i zna strukturę fizyki jako dziedziny. W szczególności posiada podstawową wiedzę na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych oraz oddziaływań fundamentalnych. Zna rolę eksperymentu i zasady prowadzenia wywodu w fizyce.
Weryfikacja: egzamin pisemny, kolokwia na ćwiczeniach i kolkwium wykładowe
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W02

Zna zasady opisu ruchu układu fizycznego oraz zasady dynamiki Newtona. Zna równania ruchu stosowane w podstawowej fizyce klasycznej a w tym równanie ruch harmonicznego i ruchu falowego. Wie o przyczynowości równań ruchu. Zna zasady zachowania w fizyce a w szczególności zasadę zachowania pędu, momentu pędu i energii. Zna podział sił na zachowawcze i nie zachowawcze oraz zasadę zachowania energii. Zna rodzaje energii występujących w przyrodzie: energia kinetyczna, potencjalna i energia sił n
Weryfikacja: egzamni pisemny, kolokwia na ćwiczeniach
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W03

Zna elementy mechaniki relatywistycznej a w tym transformację Galileusza i Lorenza, pojęcie prędkości granicznej, zjawiska skrócenia Lorenza i dylatacji czasu oraz względności jednoczesności. Zna relatywistyczne prawo składania prędkości i jego konsekwencje. Ma elementarną wiedzę o dynamice relatywistycznej a w tym pojęcie pędu i energii relatywistycznej, własności relatywistyczne cząstek pozbawionych masy oraz równoważność masy i energii.
Weryfikacja: egzamni pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W04

Zna elementy mechaniki płynów a w tym: elementy statyki płynów (prawo Archimedesa i prawo Pascala) oraz dynamiki płynów (lepkość płynu i wzór Newtona, podział cieczy na newtonowskie i nienewtonowskie, klasyfikacja przepływów i liczba Reynoldsa, rodzaje oporów występujących w przepływach płynów) . Zna równanie Bernoulliego i jego zastosowania.
Weryfikacja: egzamni pisemny, kolowkia na ćwiczeniach
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W05

Zna elementy akustyki a w tym: podstawowe własności fal akustycznych i skalę ich prędkości w różnych materiałach, zna równanie ruchu fali akustycznej oraz skalę logarytmiczną natężenia dźwięku. Zna efekt Dopplera i przykłady jego zastosowań w fizyce, astronomii i medycynie.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W06

Ma elementarną wiedzę z zakresu elektrodynamiki. W szczególności mam wiedzę z elektrostatyki w zakresie własności pola elektrycznego, zna prawo Coulomba i prawo Gaussa w postaci różniczkowej i całkowej. Zna równania Poissona i Laplace’a. Wie jakie są własności pola elektrycznego w dielektryku i zna zjawisko polaryzacji dielektrycznej. Ma wiedzę o podstawowych własnościach stałego pola magnetycznego. Zna pojecie siły Lorenza oraz prawo Ampere’a dla prądów stałych i prądów zmiennych. Zna prawo in
Weryfikacja: egzamni pisemny, kolokwia na ćwiczeniach
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI_W07

Mam elementarną wiedzę w zakresie optyki. Zna korpuskularno-falową naturę fali optycznej i znaczenie dyskusji na ten temat dla historii rozwoju optyki. Zna wpływ różnego rodzaju mechanizmów polaryzacji dielektrycznej na propagację fali elektromagnetycznej w materiale – zjawisko dyspersji fali elektromagnetycznej w ośrodku. Zna podstawowe prawa optyki i wie, które z nich można wyjaśnić na podstawie optyki falowej a które w ramach optyki geometrycznej. Zna prawa dyfrakcji w tym dyfrakcję Fraunho
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W08

Ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników pomiarów fizycznych, rodzajów niepewności pomiarowych i sposobów ich wyznaczania.
Weryfikacja: kolokwium, opracowanie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W04

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt FI1_U01

Potrafi sformułować równanie ruchu dla elementarnego problemu z mechaniki klasycznej oraz równanie to rozwiązać. Wyznacza częstotliwość mechanicznego układu drgającego posługując się jego równaniem ruchu.
Weryfikacja: kolokwia na ćwiczeniach, egzamin pisemny,
Powiązane efekty kierunkowe: K_U06
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09

Efekt FI1_U02

Rozwiązuje elementarne problemy z elektrostatyki i magnetostatyki posługując się zasadą superpozycji, prawem Gaussa oraz prawem Ampere’a. Posługuje się prawem Faradaya w celu rozwiązania elementarnych problemów z elektrodynamiki. Wykorzystuje prawa elektrodynamiki dla rozwiązania elementarnych problemów z mechaniki, w których pojawia się pole magnetyczne.
Weryfikacja: kolokwia na ćwiczeniach, egzamin pismemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_U06
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09

Efekt FI1_U03

Potrafi przeprowadzić podstawowe pomiary fizyczne oraz opracować i przedstawić ich wyniki, w szczególności: - potrafi zbudować prosty układ pomiarowy z wykorzystaniem standardowych urządzeń pomiarowych, zgodnie z zadanym schematem i specyfikacją, - potrafi wyznaczyć wyniki i niepewności pomiarów bezpośrednich i pośrednich, - potrafi dokonać oceny wiarygodności wyników pomiarów i ich interpretacji w kontekście posiadanej wiedzy fizycznej.
Weryfikacja: opracowanie wyników ćwiczen laboratoryjnych, kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: K_U12
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U08, T1A_U14, T1A_U15

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt FI1_S01

Potrafi pracować samodzielnie i korzystać ze źródeł literaturowych
Weryfikacja: egzamin pismeny
Powiązane efekty kierunkowe: K_K01
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K01

Efekt FI1_S02

Potrafi pracować w zespole
Weryfikacja: Wykonanie i opracowanie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: K_K07
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K03