Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Fizyka 1

Koordynator przedmiotu:

prof. dr hab. Franciszek Krok

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia I stopnia

Program:

Inzynieria Chemiczna i Procesowa

Grupa przedmiotów:

Obowiązkowe

Kod przedmiotu:

IC.IK102

Semestr nominalny:

1 / rok ak. 2015/2016

Liczba punktów ECTS:

4

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

1. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim wynikające z planu studiów 45 2. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim w ramach konsultacji 12 3. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim w ramach zaliczeń i egzaminów 9 4. Przygotowanie do zajęć (studiowanie literatury, odrabianie prac domowych itp.) 15 5. Zbieranie informacji, opracowanie wyników - 6. Przygotowanie sprawozdania, prezentacji, raportu, dyskusji 5 7. Nauka samodzielna – przygotowanie do zaliczenia/kolokwium/egzaminu 30 Sumaryczne obciążenie studenta pracą 116 godz.

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

2,2

Język prowadzenia zajęć:

polski

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

1,8

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład30h
• Ćwiczenia15h
• Laboratorium0h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

brak

Limit liczby studentów:

brak

Cel przedmiotu:

Zapoznanie studentów z podstawowymi zjawiskami fizycznymi (z zakresu mechaniki, kinetyczno-molekularnej teorii gazów, termodynamiki, fizyki statystycznej i elektromagnetyzmu), z metodami ich badań, matematycznego opisu i teoretycznego wyjaśnienia.

Treści kształcenia:

Wykład 1. Prawa i zasady fizyki. Oddziaływania fundamentalne. Podstawy mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej. Równanie różniczkowe ruchu. Transformacje Galileusza i zasada względności Galileusza. Zasady dynamiki Newtona. Pole sił zachowawczych na przykładzie grawitacji. Energia potencjalna i energia kinetyczna. Położenie i własności środka masy układu. Zasady zachowania: energii, pędu i momentu pędu. Zderzenia. 2. Termodynamika. Parametry stanu, przemiany gazowe i równanie stanu gazu doskonałego. Kinetyczno-molekularna teoria budowy materii. Mikroskopowa interpretacja ciśnienia i temperatury. Zasada ekwipartycji energii. Teoria ciepła właściwego. Statystyki fizyczne. Rozkłady statystyczne Boltzmanna i Maxwella. Zderzenia, średnia droga swobodna cząstek. Procesy transportu w gazach. Energia wewnętrzna układu. I zasada termodynamiki i zastosowania do izoprocesów. Równanie adiabaty. Proces Joule’a-Thomsona. II zasada termodynamiki, odwracalność procesów. Cykl Carnota, prawa Carnota. Entropia i jej statystyczna interpretacja. II zasada termodynamiki. Gaz rzeczywisty, równanie van der Waalsa gazu rzeczywistego. Równanie Clausiusa-Clapeyrona, zastosowanie do przemian fazowych. 3. Elektrostatyka. Prawo Coulomba. Pole elektryczne, natężenie pola. Dipol elektryczny. Prawo Gaussa i zastosowania obliczeniowe. Potencjał elektryczny i związek potencjału z natężeniem pola. Równanie Poissona. Pojemność elektryczna przewodnika. Energia pola elektrycznego. Elektryczne właściwości materii: mechanizmy polaryzacji, wzór Clausiusa-Mosottiego, ferroelektryki. 4. Prąd elektryczny. Prawo Ohma. Zależność rezystancji od temperatury. Transport ładunku elektrycznego. Prawa Kirchhoffa sieci elektrycznej. SEM ogniwa, definicje i sposób pomiaru. Klasyczna teoria przewodnictwa elektrycznego metali. Prawo Wiedemanna-Franza. 5. Pole magnetyczne: Siła Lorentza i siła elektrodynamiczna. Ramka z prądem, dipol magnetyczny. Galwanometr i silnik prądu stałego. Doświadczenie Halla. Cyklotron. Doświadczenie Oersteda, prawo Ampera, prawo Biota-Savarta i zastosowania obliczeniowe. Prawo Faradaya indukcji elektromagnetycznej. Samoindukcja. Energia pola magnetycznego. Właściwości magnetyczne materii. Para-, Dia- i ferromagnetyzm. Równania Maxwella Ćwiczenia audytoryjne 1. Mechanika. Zadania z podstaw kinematyki i podstaw dynamiki Newtona, wyznaczanie przyspieszenia obiektów jako efektu działania sił niezrównoważonych. Obliczanie pracy sił i energii kinetycznej poruszających się obiektów. Zadania z zastosowaniem zasad zachowania energii i pędu w mechanice, wykorzystujące pojęcia związane z energią potencjalną pola grawitacyjnego i sił sprężystych oraz sił tarcia. Ruch obrotowy bryły sztywnej, zasada zachowania momentu pędu, obliczanie momentów bezwładności brył, wykorzystanie twierdzenia Steinera. Obliczanie energii ruchu obrotowego. 2. Podstawy termodynamiki. Wyznaczanie parametrów stanu wykorzystując równanie Clapeyrona. Wykorzystanie I zasady termodynamiki do obliczania energii wewnętrznej, ciepła pobranego przez gaz oraz pracy mechanicznej wykonywanej przez gaz. Obliczanie sprawności silników cieplnych. 3. Pole elektryczne. Wyznaczanie natężenia i potencjału pola elektrycznego od układu ładunków punktowych. Obliczanie pól wykorzystując prawa Gaussa i Coulomba. Obliczanie pracy sił pola elektrycznego przy przemieszczaniu ładunków – wyznaczanie energii potencjalnej układu ładunków. 4. Prąd. Obliczanie prądów, SEM i napięć w obwodach elektrycznych wykorzystując prawa Kirchhoffa. Wyznaczanie wektora indukcji magnetycznej wokół przewodników elektrycznych z prądem przez użycie praw Ampera i Biota-Savarta. Obliczanie siły Lorentza. Dipolowy moment magnetyczny ramki z prądem. Obliczanie siły elektromotorycznej indukcji i samoindukcji wykorzystujące prawo Faradaya.

Metody oceny:

Wykład: Egzamin pisemny (dodatkowo ustny w przypadku konieczności ustalenia ostatecznej oceny) Ćwiczenia audytoryjne: Zaliczenie na podstawie dwóch pisemnych kolokwiów

Egzamin:

tak

Literatura:

1. W. Bogusz, J. Garbarczyk, F. Krok, Podstawy Fizyki, OW PW, IV wyd., 2010. 2. I. W. Sawieliew, Wykłady z Fizyki, PWN, 1994. 3. J. Walker, Podstawy Fizyki, Zbiór zadań, PWN, 2005. 4. K. Jezierski, B. Kołodka, K. Sierański, Fizyka, Zadania z rozwiązaniami cz.1, cz.2, OW Scripta.

Witryna www przedmiotu:

Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W1

Ma wiedzę z fizyki przydatną do zrozumienia zjawisk fizycznych w przyrodzie i technice.
Weryfikacja: egzamin, kolokwia
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U1

Ma umiejętności samokształcenia się.
Weryfikacja: Wpisz opis
Powiązane efekty kierunkowe: K_U01
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01

Efekt U2

Potrafi planować i prowadzić badania, korzystać z przyrządów pomiarowych oraz interpretować uzyskane wyniki.
Weryfikacja:
Powiązane efekty kierunkowe: K_U05
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U08

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt KS1

Prawidłowo identyfikuje i rozstrzyga dylematy związane z wykorzystaniem zawodu inżyniera.
Weryfikacja:
Powiązane efekty kierunkowe: K_K03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K05