WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

KARTA PRZEDMIOTU

Nazwa w języku polskim: Fizyka
Nazwa w języku angielskim: Physics
Kierunek studiów: Inżynieria Środowiska
Specjalność:
Stopień: I
Forma: stacjonarna
Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy
Kod przedmiotu: FZP003023
   

 

Wykład

Ćwiczenia

Laboratorium

Projekt

Seminarium

Liczba godzin zajęć zorganizowanych w Uczelni (ZZU)

30 30

Liczba godzin całkowitego nakładu pracy studenta (CNPS)

120 60

Forma zaliczenia

Egzamin na ocenę Zaliczenie na ocenę
Grupa

Liczba punktów ECTS

4 2

w tym liczba punktów odpowiadająca zajęciom o charakterze praktycznym (P)

0 2

w tym liczba punktów ECTS odpowiadająca zajęciom wymagającym bezpośredniego kontaktu (BK)

1 1 NAN NAN NAN
 
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI
1Kompetencje w zakresie podstaw analizy matematycznej, algebry i przedmiotu Fizyka z astronomią dla szkoły ponadgimnazjalnej
 
CELE PRZEDMIOTU
C1Nabycie podstawowej wiedzy z wybranych działów fizyki klasycznej i fizyki współczesnej.
C2Zdobycie umiejętności jakościowego rozumienia wybranych zasad i praw fizyki klasycznej i fizyki współczesnej oraz ilościowej analizy wybranych zjawisk z tego zakresu wiedzy.
C3Rozwijanie kompetencji społecznych obejmujących inteligencję emocjonalną polegającą na umiejętności współpracy w grupie studenckiej i mającej na celu efektywne rozwiązywanie problemów i realizację zadań. Utrwalanie poczucia odpowiedzialności, uczciwości i rzetelności w postępowaniu w środowisku akademickim i społeczeństwie.
 

PRZEDMIOTOWE EFEKTY KSZTAŁCENIA

Z zakresu wiedzy:
PEK W01zna: a) podstawy rachunku wektorowego w prostokątnym układzie współrzędnych, b) podstawy analizy wymiarowej, pojęcie wielkości fizycznej i zasady szybkiego szacowania wartości wielkości fizycznych; zna i rozumie znaczenie wybranych odkryć i osiągnięć fizyki klasycznej oraz fizyki współczesnej dla nauk technicznych i postępu cywilizacyjnego.
PEK W02posiada wiedzę z zakresu podstaw dynamiki ruchu; ma szczegółową wiedzę dotyczącą: a) znaczenia masy i siły, b) warunków stosowalności zasad dynamiki Newtona i poprawnego zapisu równania ruchu, c) sformułowania drugiej zasady dynamiki z wykorzystaniem pojęcia pędu, d) zasady zachowania pędu.
PEK W03ma wiedzę o polach sił zachowawczych (w tym grawitacyjnego); potrafi określić następujące wielkości fizyczne: praca i moc siły mechanicznej, energia kinetyczna i potencjalna (w tym dla pola grawitacyjnego); zna: a) prawo Gaussa dla słabych pól grawitacyjnych, b) twierdzenie o pracy i energii kinetycznej, c) związek siły zachowawczej z energią potencjalną, d) potrafi sformułować zasadę zachowania energii mechanicznej dla siły zachowawczej.
PEK W04potrafi poprawnie zdefiniować: moment siły, moment pędu: cząstki, układu punktów materialnych i bryły sztywnej, moment bezwładności: układu punktów materialnych i bryły sztywnej; zna postacie drugiej zasady dynamiki dla ruchu obrotowego bryły sztywnej wokół ustalonej osi obrotu z wykorzystaniem pojęć momentu bezwładności i momentu pędu; potrafi sformułować i wyprowadzić zasadę zachowania momentu pędu: cząstki, układu punktów materialnych, bryły sztywnej względem ustalonej osi obrotu.
PEK W05posiada wiedzę dotyczącą podstaw dynamiki ruchu drgającego; ma szczegółową wiedzę dotyczącą: a) ruchu harmonicznego wahadeł: matematycznego, fizycznego, torsyjnego, cząstki poddanej działaniu siły zachowawczej i wykonującej małe drgania wokół punktu położenia równowagi, b) ruchu drgającego tłumionego, c) drgań wymuszonych i zjawiska rezonansu mechanicznego.
PEK W06posiada wiedzę o ruchu falowym; ma szczegółową wiedzę dotyczącą: a) generowania i podstawowych właściwości fal mechanicznych (w tym akustycznych) oraz ich źródeł, b) równania płaskiej fali monochromatycznej i podstawowych wielkości fizycznych ruchu falowego, c) prędkości związanych z ruchem falowym, d) zależności prędkości fal (w tym akustycznych) od właściwości sprężystych ośrodka, e) transportu energii mechanicznej przez fale, f) zależności natężenia fali od odległości od źródła, g) efektu Dopplera, h) interferencji fal akustycznych i dudnień.
PEK W07– zna podstawowe narzędzia matematyczne stosowane do analizy pól wektorowych; w szczególności pojęcia gradientu, dywergencji i rotacji; rozumie treść twierdzeń: Ostrogradskiego-Gaussa i Stokesa.
PEK W08posiada wiedzę z zakresu podstaw elektrostatyki i jej wybranych zastosowań; zna podstawowe właściwości i wielkości fizyczne wektorowe i skalarne związane z polem elektrostatycznym ładunku punktowego i dyskretnego ich układu (w tym natężenie, energia potencjalna i potencjał pola, zasada superpozycji, zachowawczość pola, kwantowanie ładunku, zasada zachowania ładunku elektrycznego); zna i rozumie znaczenie prawa Gaussa do wyznaczanie natężenia pola wybranych symetrycznych rozkładów ciągłych ładunków; potrafi ilościowo scharakteryzować energię potencjalną dipola i momentu siły działającej na dipol umieszczony w zewnętrznym polu, zna i rozumie zjawiska ekranowania pola przez przewodnik i polaryzacji dielektryków; ma wiedzę o energii, gęstości energii pola elektrostatycznego oraz fizycznych zasad działania kserokopiarek i filtrów elektrostatycznych.
PEK W09posiada wiedzę z zakresu magnetostatyki oraz jej wybranych zastosowań; ma szczegółową wiedzę dotyczącą: a) prawo Gaussa i źródeł pola magnetycznego, b) działania pola na ładunki elektrycznych i przewodniki z prądem (siła Lorentza), c) prawa Biota-Savarta i Ampere’a oraz ich zastosowań do wyznaczania natężenia i indukcji pól magnetycznych wybranych źródeł (prostoliniowy i kołowy przewodnik, cewka), d) definicji jednostki natężenia prądu elektrycznego; zna i rozumie klasyczny efekt Halla oraz zasady fizyczne działania: cyklotronu, selektora prędkości cząsteczek, spektrometru mas. Ma wiedzę nt. a) momentu magnetycznego obwodu z prądem, b) energii potencjalnej i momentu siły działającej na moment magnetyczny umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym.
PEK W10posiada wiedzę nt. zjawiska indukcji elektromagnetycznej oraz jej zastosowań; zna i rozumie: a) prawo Faradaya i regułę Lenza, b) pojęcia energii i gęstości energii pola magnetycznego; zna przykłady występowania i zastosowań prądów wirowych. Zna i rozumie pojęcie prądu przesunięcia oraz sens fizyczny układu równań Maxwella (w postaci całkowej) i równań materiałowych.
Z zakresu umiejętności:
PEK U01potrafi: a) efektywnie posługiwać się rachunkiem wektorowym stosowanym w fizyce, b) wskazać oraz wymienić odkrycia i osiągnięcia fizyki, które przyczyniły się do postępu cywilizacyjnego, c) stosować podstawowe zasady analizy wymiarowej oraz szybkiego szacowania wartości wielkości fizycznych.
PEK U02potrafi: a) wyprowadzić zasadę zachowania pędu, b) poprawnie zapisywać – z uwzględnieniem diagramu przyłożonych sił – wektorową i skalarną postać równania ruchu w inercjalnym, prostokątnym układzie współrzędnych, c) rozwiązywać skalarne równanie ruchu ciała z uwzględnieniem warunków początkowych, d) wyznaczać zależności od czasu podstawowych wielkości kinematycznych, e) rozwiązywać zadania dotyczące dynamiki zderzeń z wykorzystaniem zasady zachowania pędu.
PEK U03potrafi: a) weryfikować zachowawczy charakter danej siły, b) wyprowadzić zasadę zachowania energii mechanicznej, c) stosować zasadę zachowania energii mechanicznej do rozwiązywania zadań dotyczących ruchu ciał w polu siły zachowawczej, d) wyznaczać wartości: pracy mechanicznej, mocy stałej i zmiennej siły, energii kinetycznej i potencjalnej, zmiany energii kinetycznej ciała z wykorzystaniem twierdzenia o pracy i energii kinetycznej, e) wyznaczać – z wykorzystaniem prawa Gaussa – wektor natężenia pola grawitacyjnego dla rozkładów masy w przestrzeni o symetrii sferycznej, cylindrycznej, f) wyznaczać wektor siły, gdy znana jest postać analityczna energii potencjalnej.
PEK U04potrafi wyprowadzić zasadę zachowania momentu pędu bryły sztywnej oraz poprawnie zapisać i rozwiązać równanie ruchu obrotowego wokół ustalonej osi obrotu oraz postępowo-obrotowego bryły sztywnej. Potrafi wyznaczać wartości: a) momentu siły, b) momentu pędu cząstki i bryły sztywnej, c) energii kinetycznej ruchu obrotowego, pracy i mocy w ruchu obrotowym, e) zmiany energii kinetycznej ruchu obrotowego ciała z wykorzystaniem twierdzenia o pracy i energii kinetycznej; ponadto potrafi stosować zasadę zachowania momentu pędu do opisu i rozwiązywania wybranych zadań dotyczących dynamiki bryły sztywnej.
PEK U05potrafi poprawnie zapisywać i analizować równania ruchu drgającego: a) wahadeł: matematycznego, fizycznego, torsyjnego oraz cząstki poddanej działaniu siły potencjalnej i wykonującej małe drgania wokół punktu równowagi, b) tłumionego, c) wymuszonego zewnętrzną siłą sinusoidalną. Potrafi wyznaczać: okresy drgań, zależności od czas wielkości kinematycznych i dynamicznych ruchu drgającego, charakteryzować ilościowo zjawisko rezonansu mechanicznego.
PEK U06potrafi: a) zapisać równanie płaskiej fali monochromatycznej, gdy znane są jej podstawowe parametry, b) wyznaczać wartości podstawowych wielkości fizycznych ruchu falowego (długość i częstotliwość, wektor falowy, częstość kołowa, prędkości: fazowa, cząsteczek ośrodka, grupowa), c) scharakteryzować ilościowo: transport energii przez fale mechaniczne, zjawiska: Dopplera, interferencji i dudnień.
PEK U07potrafi poprawnie i efektywnie posługiwać się narzędziami matematycznymi analizy pól wektorowych do rozwiązywania prostych zagadnień z zakresu elektromagnetyzmu.
PEK U08potrafi: a) wyprowadzić prawo Coulomba z prawa Gaussa, b) zastosować wiedzę z zakresu elektrostatyki do jakościowej i ilościowej charakterystyki pól elektrostatycznych, których źródłem są ładunki i układy ładunków punktowych, w szczególności ma umiejętności pozwalające na wyznaczanie, w oparciu o prawo Gaussa, natężeń pól elektrostatycznych wybranych rozkładów ładunków, c) wyznaczać w szczególności: elektrostatyczną energię potencjalną ładunku i układu ładunków, wartość energii potencjalnej dipola i momentu siły działającej na dipol umieszczony w zewnętrznym polu, wartość gęstości energii pola.
PEK U09potrafi wskazać źródła pola magnetycznego oraz zastosować wiedzę z zakresu magnetostatyki do: a) jakościowej i ilościowej charakterystyki pola magnetycznego (wyznaczanie wektorów indukcji magnetycznej i natężenia) pochodzącego od różnych źródeł (prostoliniowy i kołowy przewodnik z prądem, cewka), b) ruchu ładunków elektrycznych w polu magnetycznym i wyznaczania wartości siły działającej na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym, c) wyznaczania wartości energii potencjalnej i momentu siły działającej na moment magnetyczny umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym, d) zdefiniowania jednostki natężenia prądu elektrycznego. Ponadto potrafi wyjaśnić: a) zasadę fizyczną działania: cyklotronu, selektora prędkości cząsteczek, spektrometru mas, b) znaczenie pola magnetycznego Ziemi dla środowiska naturalnego i form życia na tej planecie.
Z zakresu kompetencji społecznych:
PEK K01posiada umiejętność wyszukiwania oraz obiektywnego i krytycznego analizowania informacji bądź argumentów, racjonalnego tłumaczenia i uzasadniania własnego punktu widzenia z wykorzystaniem wiedzy z zakresu fizyki.
PEK K02rozumienia konieczności samooceny i samokształcenia, w tym doskonalenia umiejętności koncentracji uwagi i skupienia się na kwestiach istotnych, rozwijania zdolności do samodzielnego stosowania posiadanej wiedzy i zdobytych umiejętności oraz odpowiedzialności za rezultaty podejmowanych działań.
PEK K03posiada umiejętność niezależnego i twórczego myślenia.
PEK K04posiada umiejętność pracy w zespole i polegających na doskonaleniu metod wyboru strategii mającej na celu optymalne rozwiązywanie powierzonych grupie zadań.
 

TREŚCI PROGRAMOWE

Forma zajęć - wykład

Liczba
godzin
Wy1Sprawy organizacyjne. Metodologia fizyki2
Wy2Zasady zachowania w mechanice2
Wy3Zasady zachowania w mechanice2
Wy4Drgania i fale mechaniczne2
Wy5Drgania i fale mechaniczne2
Wy6Elektrostatyka 2
Wy7Magnetostatyka2
Wy8Indukcja elektrostatyczna. Równania Maxwella2
Wy9Fale elektromagnetyczne2
Wy10Elementy szczególnej teorii względności2
Wy11Podstawy optyki falowej. Elementy fizyki kwantowej2
Wy12Podstawy optyki falowej. Elementy fizyki kwantowej2
Wy13Podstawy optyki falowej. Elementy fizyki kwantowej. Elementy fizyki jądrowej3
Wy14Elementy fizyki jądrowej. Elementy fizyki cząstek elementarnych i astrofizyki1.5
Wy15Elementy fizyki cząstek elementarnych i astrofizyki1.5
Suma godzin30
 

TREŚCI PROGRAMOWE

Forma zajęć - ćwiczenia

Liczba
godzin
Cw1Sprawy organizacyjne. Rozwiązywanie zadań z zakresu: analizy wymiarowej; szacowania wartości wielkości fizycznych; rachunku wektorowego i różniczkowo-całkowego.2
Cw2Zastosowanie zasad dynamiki Newtona oraz zasad zachowania: pędu, energii i momentu pędu do rozwiązywania zadań dotyczących dynamiki ruchu postępowego i obrotowego.2
Cw3Zastosowanie zasad dynamiki Newtona oraz zasad zachowania: pędu, energii i momentu pędu do rozwiązywania zadań dotyczących dynamiki ruchu postępowego i obrotowego.2
Cw4Zastosowanie zasad dynamiki Newtona oraz zasad zachowania: pędu, energii i momentu pędu do rozwiązywania zadań dotyczących dynamiki ruchu postępowego i obrotowego.2
Cw5Analiza i rozwiązywania zadań z zakresu dynamiki ruchu drgającego i falowego2
Cw6Analiza i rozwiązywania zadań z zakresu dynamiki ruchu drgającego i falowego2
Cw7Analiza i rozwiązywania zadań z zakresu elektrostatyki i magnetyzmu2
Cw8Kolokwium – ewaluacja efektów kształcenia w zakresie umiejętności: PEK_U01 - PEK_U09, PEK_K01 - PEK_K032
Cw9Analiza i rozwiązywania zadań dotyczących indukcji elektromagnetycznej i fal elektromagnetycznych 2
Cw10Rozwiązywanie zadań dotyczących szczególnej teorii względności2
Cw11Zastosowanie praw fizyki współczesnej do rozwiązywania wybranych zadań z zakresu: fizyki kwantowej, fizyki atomu i jądra atomowego oraz fizyki cząstek elementarnych i astrofizyki2
Cw12Zastosowanie praw fizyki współczesnej do rozwiązywania wybranych zadań z zakresu: fizyki kwantowej, fizyki atomu i jądra atomowego oraz fizyki cząstek elementarnych i astrofizyki2
Cw13Zastosowanie praw fizyki współczesnej do rozwiązywania wybranych zadań z zakresu: fizyki kwantowej, fizyki atomu i jądra atomowego oraz fizyki cząstek elementarnych i astrofizyki2
Cw14Kolokwium – ewaluacja efektów kształcenia w zakresie umiejętności: PEK_U10 - PEK_U15, PEK_K01 - PEK_K032
Cw15Końcowa ewaluacja stopnia osiągnięcia przez poszczególnych studentów wszystkich założonych efektów kształcenia 2
Suma godzin30
 
Stosowane narzędzia programowe
N1 Wykład tradycyjny z wykorzystaniem transparencji, slajdów, demonstracji i pokazów praw i zjawisk fizycznych.
N2 Ćwiczenia rachunkowe – dyskusja rozwiązań zadań.
N3 Ćwiczenia rachunkowe – krótkie co najwyżej 10 min. sprawdziany pisemne.
N4 Ćwiczenia rachunkowe – pisemne kolokwia 90 minutowe.
N5 Konsultacje.
N6 Praca własna – przygotowanie do ćwiczeń.
N7 Praca własna – samodzielne studia i przygotowanie do egzaminu.
 

Ocena osiągnięcia przedmiotowych efektów oceniania kształcenia

  Oceny (F – formująca (w trakcie semestru), P – podsumowująca (na koniec semestru) Numer efektu kształcenia Sposób oceny osiągnięcia efektu kształcenia
1 P1PEK_U01 - PEK_U15; PEK_K01 - PEK_K04Odpowiedzi ustne, dyskusje, pisemne sprawdziany i kolokwia.
2 P2PEK_W01 - PEK_W15; PEK_U01 - PEK_U15; PEK_K02, PEK_K03Egzamin pisemno-ustny
 
 

Literatura podstawowa i uzupełniająca

Literatura podstawowa
Literatura podstawowa:D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, tomy 1.- 5., Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003; J. Walker, Podstawy fizyki. Zbiór zadań, PWN, Warszawa 2005 i 2011
Literatura podstawowa:Paul A. Tipler, Ralph A. Llewellyn, Fizyka współczesna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012
Literatura podstawowa:I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, tom 1. i 2., Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa, 2003
Literatura podstawowa:W. Salejda, Fizyka a postęp cywilizacyjny (45,35 MB), Metodologia fizyki (1,1MB); opracowania dostępne na stronie http://www.if.pwr.wroc.pl/index.php?menu=studia&left_menu=jkf
Literatura uzupełniająca
Literatura uzupełniająca:J. Massalski, M. Massalska, Fizyka dla inżynierów, cz. 1. i 2., WNT, Warszawa 2008
Literatura uzupełniająca:J. Orear, Fizyka, tom 1. i 2., WNT, Warszawa 2008
Literatura uzupełniająca:Z. Kleszczewski, Fizyka klasyczna, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2001
Literatura uzupełniająca:L. Jacak, Krótki wykład z fizyki ogólnej, Oficyna Wydawnicza PWr, Wrocław 2001; podręcznik dostępny na stronie Dolnośląskiej Biblioteki Cyfrowej
Literatura uzupełniająca:K. Sierański, K. Jezierski, B. Kołodka, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. 1. i 2., Oficyna Wydawnicza SCRIPTA, Wrocław 2005; K. Sierański, J. Szatkowski, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. 3., Oficyna Wydawnicza SCRIPTA, Wrocław 2008
Literatura uzupełniająca:Witryna dydaktyczna Instytutu Fizyki PWr w zakładce Jednolite kursy fizyki znajdują się zalecane e-materiał dydaktyczne.
Literatura uzupełniająca:H.D. Young, R.A. Freedman, SEAR’S AND ZEMANSKY’S UNIVERSITY PHYSICS WITH MODERN PHYSICS, Addison-Wesley Publishing Company, wyd. 12. z 2008 r.
Literatura uzupełniająca:D.C. Giancoli, Physics Principles with Applications, 6th Ed., Addison-Wesley, 2005; Physics: Principles with Applications with MasteringPhysics, 6th Ed., Addison-Wesley 2009
Literatura uzupełniająca:R.A. Serway, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 8th Ed., Brooks/Cole, Belmont 2009; zapowiadane jest kolejne wydanie w styczniu 2013 r.
Literatura uzupełniająca:P.A. Tipler, G. Mosca, Physics for Scientists and Engineers, Extended Version, W. H. Freeman 2007
 

Opiekun

Imię i nazwisko: Włodzimierz Salejda
E-mail: wlodzimierz.salejda@pwr.wroc.pl
 

Macierz

L.p. Przedmiotowy efekt kształcenia Odniesienie przedmiotowego efektu do efektów kształcenia zdefiniowanych dla kierunku studiów Cele przedmiotu*** Treści programowe*** Numer narzędzia dydaktycznego***
1PEK_W01 K1IS_W01, K1IS_W02, K1IS_W08C1.Wy1N1, N5, N7
2PEK_W02 - PEK_W04K1IS_W01, K1IS_W02C1. i C2Wy2 i Wy3N1, N5, N7
3PEK_W05, PEK_W06K1IS_W01, K1IS_W02C1. i C2Wy4 i Wy5N1, N5, N7
4PEK_W07, PEK_W08K1IS_W01, K1IS_W02C1. i C2Wy6N1, N5, N7
5PEK_W09K1IS_W01, K1IS_W02C1. i C2Wy7N1, N5, N7
6PEK_W10K1IS_W01, K1IS_W02C1. i C2Wy8N1, N5, N7
7PEK_W11K1IS_W01, K1IS_W02C1. i C2Wy9.N1, N5, N7
8PEK_W12K1IS_W01, K1IS_W02C1. i C2Wy10.N1, N5, N7
9PEK_W13K1IS_W01, K1IS_W02C1. i C2Wy11-Wy13N1, N5, N7
10PEK_W14K1IS_W01, K1IS_W02C1. i C2Wy13, Wy14N1, N5, N7
11PEK_W15K1IS_W01, K1IS_W02C1. i C2Wy14, Wy15N1, N5, N7
12PEK_U01K1IS_U02, K1IS_U03, K1IS_U09C1., C2. i C3Ćw1, Ćw8.N2 - N7
13PEK_U02 - PEK_U04K1IS_U02, K1IS_U03, K1IS_U09C1., C2. i C3Ćw2-Ćw4N2 - N7
14PEK_U05 - PEK_U06K1IS_U02, K1IS_U03, K1IS_U09C1., C2. i C3Ćw5, Ćw6N2 - N7
15PEK_U07 - PEK_U09K1IS_U02, K1IS_U03, K1IS_U09C1., C2. i C3Ćw7N2 - N7
16PEK_U10 - PEK_U11K1IS_U02, K1IS_U03, K1IS_U09C1., C2. i C3Ćw9N2 - N7
17PEK_U12K1IS_U02, K1IS_U03, K1IS_U09C1., C2. i C3Ćw10N2 - N7
18PEK_U13 - PEK_U15K1IS_U02, K1IS_U03, K1IS_U09C1., C2. i C3Ćw11-Ćw13N2 - N7
19PEK_K01 - PEK_K03K1IS_K01 - K1IS_K06C3.Wy1.- Wy15. Ćw1 - Ćw14.N1 - N7
20PEK_K04K1IS_K01 - K1IS_K06C3.Ćw1- Ćw7; Ćw9 - Ćw13.N1 - N7