Wstęp do fizyki

obowiązkowe

Wymagania wstępne: student powinien posiadać wiedzę, umiejetności i rozumienie materialu określonego przez podstawę programową z fizyki i matematyki dla szkoły podstawowej i ponadpodstawowej.

Celem przedmiotu jest zapoznanie z metodą naukową, zaprezentowanie uniwersalnego charakteru praw fizyki, zaprezentowanie roli eksperymentu, nauka przeprowadzania prostych pomiarów i ocena niepewności pomiarowej i sporządzanie raportów.

Profil studiów: ogólnoakademcki

Forma studiów: stacjonarne

Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy, moduł 1 Podstawy Fizyki

Dziedzina i dyscyplina nauki: Nauki fizyczne

Rok studiów/semestr: 1 rok, 1 semestr, studia I stopnia

Liczba godzin zajęć dydaktycznych: wykład 45 godz, konwersatorium 45 godz., laboratorium (15 godz.)

Metody dydaktyczne: wykład, pokazy, praca laboratoryjna, ćwiczenia rachunkowe, rozwiązywanie zadań, dyskusja, konsultacje, kolokwia, praca własna studenta w domu.

Punkty ECTS: 9

Bilans nakładu pracy studenta: udział w wykładach (45 godz.), udział w konwersatorium (45 godz.), udział w laboratorium (15 godz.),

praca własna (rozwiązywanie zadań, problemów) w domu (30 godz.),

przygotowanie do egzaminu w formie testu (30 godz.).

Wskaźniki ilościowe: nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającym bezpośredniego udziału nauczyciela - 105 godz.;

Student zapoznaje się z metodą naukową prowadzenia badań,

umie rozpoznawać i obserwować zjawiska fizyczne,

umie opisać wybrane zjawiska fizyczne,

umie przeprowadzać pomiary prostych zjawisk fizycznych,

rozumie pojęcie niepewności pomiarowej,

umie szacować niepewność pomiarową,

umie przedstawiać wyniki pomiarów oraz porównywać je z prostym opisem teoretycznym,

umie sporządzać raport z prostych eksperymentów przedstawiający cel doświadczenia, wyniki pomiarów i porównanie z przewidywaniami.

Zakres wykładu:

1. Obserwacja świata, zjawiska fizyczne, powtarzalność, pomiary wielkości fizycznych, niepewność pomiarowa, podstawowe wielkości fizyczne i ich jednostki (układ SI), zamiana jednostek.

2. Pojęcie szybkości zmiany wielkości fizycznej, prawa eksponencjalnego wzrostu i zaniku.

3. Ruch, opory ruchu i ich eliminacja. Układ izolowany, układ inercjalny, zasada względności, koncepcja zdarzeń w czasoprzestrzeni, synchronizacja zegarów, wektor położenia i prędkości, transformacja Galileusza.

4. Zasada względności i transformacja Lorentza, prędkość graniczna, elementy szczególnej teorii względności: dylatacja czasu, skrócenie lorentzowskie, względność równoczesności.

5. Zjawisko bezwładności, pojęcie masy, zasady dynamiki Newtona, pojęcie przyspieszenia i siły.

6. Przykłady ruchu pod wpływem sił, ruch pod wpływem stałej siły, składanie ruchów, ruch po okręgu, przewidywanie ruchu pod wpływem dowolnej siły.

7. Zasady zachowania w fizyce – pęd i momenty pędu.

8. Zasady zachowania w fizyce – energia.

9. Zjawisko drgań, oscylator klasyczny i kwantowy, rezonans.

10. Zjawisko fal, fale harmoniczne, twierdzenie Fouriera, interferencja, fale stojące.

11. Efekt Dopplera.

12. Prawa fizyki dla układu wielu ciał, sukces i kryzys fizyki klasycznej.

13. Układy wielu ciał – sukces fizyki kwantowej.

14. Fizyka klasyczna i kwantowa, dualizm korpuskularno falowy.

Literatura:

Robert Resnick, David Halliday, Jearl Walker, Podstawy fizyki Tom 1-5, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2015

A.K. Wroblewski, J. A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki, PWN

Treści wykładów umieszczone na platformie e-learningowej

1. K_W01; rozumie fundamentalne znaczenie fizyki dla rozwoju technologicznego, gospodarczego i cywilizacyjnego

2. K_W02; rozumie rolę modelu ilościowego i abstrakcyjnego opisu obiektu fizycznego oraz zjawiska fizycznego w zakresie podstawowych działów fizyki

3. K_W03; uzyskuje świadomość wagi eksperymentu jako sposobu weryfikacji koncepcji teoretycznych oraz świadomość niepewności eksperymentalnych

4. K_W04; rozumie strukturę fizyki jako dyscypliny naukowej, uzyskuje świadomość powiązań poszczególnych dziedzin i teorii, zna przykłady błędnych hipotez fizycznych i błędnych teorii fizycznych

5. K_W05; zna ograniczenia stosowalności wybranych teorii fizycznych, modeli obiektów fizycznych i opisu zjawisk fizycznych

Egzamin końcowy, kolokwia, raporty z przeprowadzonych eksperymentów.

Studenci uczestniczą w wykładzie wzbogaconym o pokazy eksperymentów ilustrujących przekazywane treści. Są stymulowani do zadawania pytań i dyskusji.

Na platformie e-learningowej umieszczane są treści wykładów. Na platformie umieszczane są zadania eksperymentalne do samodzielnego wykonania w domu. Raporty z tych zadań są terminowo dostarczane na platformę i podlegają ocenie.

Na niektórych wykładach sporządzana jest lista obecności, za które studenci otrzymują punkty wchodzące do oceny końcowej.