Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Podstawy fizyki 1
Koordynator przedmiotu:
Prof. dr hab. Marek Wasiucionek, prof. nzw. email: marek.wasiucionek@pw.edu.pl
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Fotonika
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
1050-FO000-ISP-1PF1
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
9
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. godziny kontaktowe – 128 h; w tym a) obecność na wykładach – 60 h b) obecność na ćwiczeniach – 60 h c) obecność na egzaminie – 3 h d) uczestniczenie w konsultacjach – 5 h 2. praca własna studenta – 60 h; w tym a) przygotowanie do ćwiczeń i do kolokwiów – 25 h b) zapoznanie się z literaturą – 20 h c) przygotowanie do egzaminu – 15 h Razem w semestrze 188 h, co odpowiada 9 pkt. ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1. obecność na wykładach – 60 h 2. obecność na ćwiczeniach – 60 h 3. obecność na laboratoriach – 0 h 4. obecność na egzaminie – 3 h 5. uczestniczenie w konsultacjach – 5 h Razem w semestrze 128 h, co odpowiada 6 pkt. ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład60h
  • Ćwiczenia60h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
brak
Limit liczby studentów:
brak
Cel przedmiotu:
Zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami, koncepcjami i aparatem matematycznym takich dziedzin fizyki jak: mechanika klasyczna, szczególna teoria względności, dynamika płynów, termodynamika i fizyka statystyczna, oraz wykształcenie u nich nawyku i umiejętności samodzielnego rozwiązywania problemów fizycznych. I Wykształcenie wśród studentów zainteresowania aktualnym stanem wiedzy w zakresie fizyki oraz wyrobienie umiejętności samodzielnego wyszukiwania informacji w dostępnych wiarygodnych źródłach papierowych (czasopisma, książki) i elektronicznych. Inspirowanie studentów do czynnego udziału w dyskusji naukowej, do formułowania pytań w przypadku niejasności, do stawiania własnych hipotez dotyczących np. rozwiązywanych zadań, do pracy w małych zespołach.
Treści kształcenia:
Wykład i ćwiczenia rachunkowe Przedmiot, język i metodologia fizyki. Struktura współczesnej fizyki. Związki fizyki z naukami technicznymi. Obserwacje i doświadczenia fizyczne. Hipoteza, prawo, zasady fizyki. Wielkości fizyczne (m.in. skalarne, wektorowe, tensorowe), układ jednostek SI. Podstawy metodologii pomiarów fizycznych i opracowania ich wyników. Fundamentalne stałe fizyczne. Analiza wymiarowa (opis koncepcji i przykłady). Elementy budowy materii i oddziaływania podstawowe w przyrodzie. Podstawy mechaniki klasycznej. Podstawowe pojęcia mechaniki. Układy odniesienia (kartezjańskie i sferyczne). Opis ruchu punktu materialnego w inercjalnych i nieinercjalnych układach odniesienia (ze szczególnym uwzględnieniem układów obracających się). Zasady mechaniki Newtona. Praca. Pola sił zachowawczych – definicje i przykłady. Energia potencjalna – definicje i przykłady. Zasady zachowania w mechanice – sformułowania zasad i przykłady ich zastosowania (m.in. zderzenia). Związek zasad zachowania z symetriami praw fizyki – twierdzenie Noether. Bryła sztywna – definicje i przykłady. Moment bezwładności bryły sztywnej – definicja i przykłady. Elementy dynamiki ruchu obrotowego bryły sztywnej, w tym równania dynamiki ruchu obrotowego bryły sztywnej i przykłady. Precesja – opis zjawiska i przykłady. Pole grawitacyjne – natężenie i potencjał pola grawitacyjnego. Ruch w polu grawitacyjnym. Inne pola sił centralnych. Ruch drgający. Oscylatory: swobodny, tłumiony, z periodyczną siłą wymuszającą. Rezonans. Drgania własne układów o wielu stopniach swobody. Elementy szczególnej teorii względności. Mechanika płynów Podstawowe pojęcia mechaniki płynów. Elementy hydrostatyki. Klasyfikacja płynów. Podstawowe równania dotyczące przepływów płynów idealnych i lepkich. Wektorowe pola prędkości. Równanie ciągłości. Równanie Bernoullego. Opis zjawisk związanych z przepływem płynów lepkich. Liczby Reynoldsa. Elementy termodynamiki fenomenologicznej Opis układów termodynamicznych - podejście fenomenologiczne i statystyczne. Opis stanu układu termodynamicznego oraz procesów termodynamicznych. Podstawowe wielkości termodynamiczne. Funkcje termodynamiczne określające stan układu. Związki między wielkościami termodynamicznymi. Procesy termodynamiczne. Podstawowe wielkości związane z procesami termodynamicznymi. Ciepło. Praca. Zasady termodynamiki. Gaz doskonały i gazy rzeczywiste jako układy termodynamiczne. Przemiany gazowe. Sprawność cykli termodynamicznych. Elementy termodynamiki statystycznej Pojęcia mikro- i makrostanów, statystyczna interpretacja podstawowych funkcji termodynamicznych, w tym entropii, ciśnienia i temperatury. Statystyki klasyczne — rozkład Boltzmanna i rozkład prędkości Maxwella. Procesy transportu w gazie doskonałym. Wykresy fazowe, warunki równowagi faz.
Metody oceny:
Ze względu na dużą wagę ćwiczeń rachunkowych w realizacji zadań dydaktycznych Podstaw Fizyki 1, punktacja łączna (max 100 pkt) jest sumą punktów z ćwiczeń (max 50 pkt) i egzaminu pisemnego (max 50 pkt). Do zaliczenia przedmiotu muszą być spełnione łącznie dwa warunki: zaliczone ćwiczenia (min 25 pkt) oraz zaliczony egzamin (min. 25 pkt). Ocena łączna zależy od sumy punktów wg relacji: <50 pkt – 2; 50-60 – 3; 61-70 – 3,5; 71-80 – 4; 81-90 – 4,5, 91-100 – 5.
Egzamin:
tak
Literatura:
1. W. Bogusz, J. Garbarczyk, F. Krok, „Podstawy Fizyki”, (5. Wyd.) OW PW 2016, (podstawowy podręcznik) 2. wersje PDF materiałów wykładowych 3. J. Garbarczyk, M. Wasiucionek, T.K. Pietrzak, „Zadania i przykłady z fizyki”, OW PW, 2017 (podstawowy zbiór zadań) 4. J.R. Taylor, “Mechanika klasyczna” t.1, PWN, Warszawa 2006 5. W. Greiner, „Classical mechanics”, Springer (dostępny elektronicznie przez konto w BG PW – e- baza Springer)
Witryna www przedmiotu:
http://www.if.pw.edu.pl/~mwas (zakładka PF1)
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt PF1_W01
Ma wiedzę w zakresie podstawowych pojęć i idei fizyki. Zna metodologię fizyki. Ma wiedzę na temat układu jednostek SI, stałych fundamentalnych fizyki oraz podstawowych obiektów i oddziaływań będących przedmiotem badań fizyki
Weryfikacja: krótkie sprawdziany wykładowe, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_W01, FOT_W02, FOT_W06
Powiązane efekty obszarowe: X1A_W02, X1A_W03, T1A_W01, T1A_W07, X1A_W01, T1A_W02, X1A_W02, T1A_W01, T1A_W03, T1A_W07
Efekt PF1_W02
Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie podstaw mechaniki klasycznej, relatywistycznej i mechaniki płynów. Zna podstawowe wielkości fizyczne i prawa mechaniki klasycznej, relatywistycznej oraz mechaniki płynów.
Weryfikacja: krótkie sprawdziany wykładowe, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_W02, FOT_W03
Powiązane efekty obszarowe: X1A_W01, T1A_W02, X1A_W01, T1A_W01
Efekt PF1_W03
Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie opisu układów termodynamicznych w ujęciu fenomenologicznym i statystycznym. Zna podstawowe koncepcje, pojęcia, wielkości i prawa termodynamiki fenomenologicznej i fizyki statystycznej
Weryfikacja: krótkie sprawdziany wykładowe, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_W02, FOT_W03, FOT_W06
Powiązane efekty obszarowe: X1A_W01, T1A_W02, X1A_W01, T1A_W01, X1A_W02, T1A_W01, T1A_W03, T1A_W07
Efekt PF1_W04
Zna podstawowy aparat matematyczny zakresu analizy matematycznej, algebry i rachunku prawdopodobieństwa, używany w powyższych dziedzinach fizyki
Weryfikacja: krótkie sprawdziany wykładowe, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_W01, FOT_W03
Powiązane efekty obszarowe: X1A_W02, X1A_W03, T1A_W01, T1A_W07, X1A_W01, T1A_W01

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt PF1_U01
Potrafi, w stopniu podstawowym, rozwiązywać problemy rachunkowe z zakresu mechaniki klasycznej, mechaniki płynów, termodynamiki fenomenologicznej i fizyki statystycznej korzystając z poznanych praw fizyki oraz odpowiednich metod matematycznych.
Weryfikacja: kartkówki i prace domowe na ćwiczeniach, kolokwia, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_U02, FOT_U03, FOT_U20
Powiązane efekty obszarowe: X1A_U01, X1A_U02, T1A_U01, T1A_U02, T1A_U09, InzA_U01, InzA_U06, X1A_U01, T1A_U01, T1A_U02, T1A_U07, InzA_U01, X1A_U03, T1A_U02, T1A_U14, InzA_U03
Efekt PF1_U02
Potrafi, korzystając z nabytej wiedzy, objaśniać szereg zjawisk i obserwacji fizycznych, nie tylko jakościowo ale także ilościowo. Umie przedstawiać wyniki w postaci wykresów, tabel. itp.
Weryfikacja: kartkówki i prace domowe na ćwiczeniach, kolokwia, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_U01, FOT_U02, FOT_U03, FOT_U12
Powiązane efekty obszarowe: X1A_U01, X1A_U05, T1A_U01, X1A_U01, X1A_U02, T1A_U01, T1A_U02, T1A_U09, InzA_U01, InzA_U06, X1A_U01, T1A_U01, T1A_U02, T1A_U07, InzA_U01, X1A_U03, T1A_U13, T1A_U16, InzA_U01
Efekt PF1_U03
Umie interpretować i sprawdzać w szczególnych przypadkach, wyniki ogólnych rozwiązań problemów i zadań fizycznych. Potrafi dokonywać szacowania wartości liczbowych wyników rozwiązań problemów fizycznych. Umie korzystać z metody analizy wymiarowej.
Weryfikacja: kartkówki i prace domowe na ćwiczeniach, kolokwia, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_U01, FOT_U02, FOT_U03, FOT_U20
Powiązane efekty obszarowe: X1A_U01, X1A_U05, T1A_U01, X1A_U01, X1A_U02, T1A_U01, T1A_U02, T1A_U09, InzA_U01, InzA_U06, X1A_U01, T1A_U01, T1A_U02, T1A_U07, InzA_U01, X1A_U03, T1A_U02, T1A_U14, InzA_U03
Efekt PF1_U04
Umie, w stopniu podstawowym, korzystać z pakietów komputerowych, przy rozwiązywaniu zagadnień fizycznych i prezentacji otrzymanych wyników np. w postaci wykresów.
Weryfikacja: kartkówki i prace domowe na ćwiczeniach, kolokwia, egzamin końcowy
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_U09, FOT_U14
Powiązane efekty obszarowe: X1A_U03, T1A_U08, T1A_U09, InzA_U07, InzA_U08, X1A_U04, T1A_U07, T1A_U09

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt PF1_K01
Rozumie potrzebę i posiada umiejętność samodzielnego racjonalnego wyszukiwania informacji naukowych z fizyki z dostępnych wiarygodnych źródeł w formie papierowej i elektronicznej, także w języku angielskim.
Weryfikacja: prace domowe
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_K01, FOT_K04, FOT_K07
Powiązane efekty obszarowe: X1A_K01, T1A_K01, X1A_K02, T1A_K03, T1A_K04, X2A_K03, T1A_K04, InzA_K02
Efekt PF1_K02
Umie rozwiązywać problemy fizyczne samodzielnie oraz 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: prace domowe
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_K01, FOT_K02, FOT_K04, FOT_K07
Powiązane efekty obszarowe: X1A_K01, T1A_K01, X1A_K06, T1A_K02, X1A_K02, T1A_K03, T1A_K04, X2A_K03, T1A_K04, InzA_K02