| Nazwa w języku polskim: | Fizyka |
| Nazwa w języku angielskim: | Physics |
| Kierunek studiów: | Inżynieria Środowiska |
| Specjalność: | |
| Stopień: | I |
| Forma: | niestacjonarna |
| Rodzaj przedmiotu: | obowiązkowy |
| Kod przedmiotu: | FZP003025 |
|
Wykład |
Ćwiczenia |
Laboratorium |
Projekt |
Seminarium |
|---|---|---|---|---|---|
Liczba godzin zajęć zorganizowanych w Uczelni (ZZU) |
24 | 12 | |||
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) |
2 | ||||
w tym liczba punktów ECTS odpowiadająca zajęciom wymagającym bezpośredniego kontaktu (BK) |
0.8 | 0.4 | NAN | NAN | NAN |
| WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI | |
|---|---|
| 1 | Kompetencje w zakresie podstaw analizy matematycznej, algebry i przedmiotu „Fizyka z astronomią” dla szkoły ponadgimnazjalnej |
| CELE PRZEDMIOTU | |
|---|---|
| C1 | Nabycie podstawowej wiedzy z wybranych działów fizyki klasycznej i fizyki współczesnej. |
| C2 | Zdobycie umiejętności jakościowego rozumienia wybranych zasad i praw fizyki klasycznej i fizyki współczesnej oraz ilościowej analizy wybranych zjawisk z tego zakresu wiedzy. |
| C3 | Rozwijanie 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 W01 | zna: 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 W02 | posiada 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 W03 | ma 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 W04 | potrafi 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 W05 | – posiada 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 W06 | posiada 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 W08 | posiada 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 W09 | posiada 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 W10 | posiada 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 U01 | potrafi: 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 U02 | – potrafi: 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 U03 | – potrafi: 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 U04 | potrafi 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 U05 | potrafi 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 U06 | potrafi: 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 U07 | potrafi poprawnie i efektywnie posługiwać się narzędziami matematycznymi analizy pól wektorowych do rozwiązywania prostych zagadnień z zakresu elektromagnetyzmu. |
| PEK U08 | potrafi: 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 U09 | potrafi 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 K01 | wyszukiwania oraz obiektywnego i krytycznego analizowania informacji bądź argumentów, racjonalnego tłumaczenia i uzasadniania własnego punktu widzenia z wykorzystaniem wiedzy z zakresu fizyki. |
| PEK K02 | rozumienia 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 K03 | niezależnego i twórczego myślenia. |
| PEK K04 | pracy w zespole i polegających na doskonaleniu metod wyboru strategii mającej na celu optymalne rozwiązywanie powierzonych grupie zadań. |
TREŚCI PROGRAMOWE |
||
Forma zajęć - wykład |
Liczba |
|
| Wy1 | Sprawy organizacyjne. Metodologia fizyki | 2 |
| Wy2 | Zasady zachowania w mechanice | 2 |
| Wy3 | Zasady zachowania w mechanice | 2 |
| Wy4 | Drgania i fale mechaniczne | 2 |
| Wy5 | Drgania i fale mechaniczne | 2 |
| Wy6 | Indukcja elektrostatyczna. Równania Maxwella, | 2 |
| Wy7 | Elementy szczególnej teorii względności | 2 |
| Wy8 | Elementy fizyki kwantowej | 2 |
| Wy9 | Elementy fizyki kwantowej | 2 |
| Wy10 | Elementy fizyki kwantowej | 2 |
| Wy11 | Elementy fizyki jądrowej | 2 |
| Wy12 | Elementy fizyki cząstek elementarnych i astrofizyki | 2 | Suma godzin | 24 |
TREŚCI PROGRAMOWE |
||
Forma zajęć - ćwiczenia |
Liczba |
|
| Cw1 | Analiza i rozwiązywania zadań dotyczących dynamiki Newtona, zasad zachowania, ruchu drgającego i falowego | 2 |
| Cw2 | Analiza i rozwiązywania zadań dotyczących dynamiki Newtona, zasad zachowania, ruchu drgającego i falowego | 2 |
| Cw3 | Rozwiązywanie zadań z zakresu szczególnej teorii względności oraz fizyki współczesnej | 2 |
| Cw4 | Rozwiązywanie zadań z zakresu szczególnej teorii względności oraz fizyki współczesnej | 2 |
| Cw5 | Rozwiązywanie zadań z zakresu szczególnej teorii względności oraz fizyki współczesnej | 2 |
| Cw6 | Kolokwium – końcowa ewaluacja stopnia osiągnięcia przez poszczególnych studentów założonych efektów kształcenia: PEK_U1 - PEK_U15, PEK_K01 - PEK_K03 | 2 |
| Suma godzin | 12 | |
| 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. |
| Oceny (F – formująca (w trakcie semestru), P – podsumowująca (na koniec semestru) | Numer efektu kształcenia | Sposób oceny osiągnięcia efektu kształcenia | |
|---|---|---|---|
| 1 | P1 | PEK_U01 - PEK_U15; PEK_K01 - PEK_K04 | Odpowiedzi ustne, dyskusje, pisemne sprawdziany i kolokwia. |
| 2 | P2 | PEK_W01 - PEK_W15; PEK_U01 - PEK_U15; PEK_K02, PEK_K03 | Egzamin pisemno-ustny |
| 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 |
| Imię i nazwisko: | Grzegorz Sęk |
| E-mail: | Grzegorz.Sek@pwr.wroc.pl |
| L.p. | Przedmiotowy efekt kształcenia | Odniesienie przedmiotowego efektu do efektów kształcenia zdefiniowanych dla kierunku studiów | Cele przedmiotu*** | Treści programowe*** | Numer narzędzia dydaktycznego*** |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | PEK_W01 | K1IS_W01, K1IS_W02 | C1. | Wy1 | N1, N5, N7 |
| 2 | PEK_W02 - PEK_W04 | K1IS_W01, K1IS_W02 | C1 i C2 | Wy2, Wy3 | N1, N5, N7 |
| 3 | PEK_W05, PEK_W06 | K1IS_W01, K1IS_W02 | C1 i C2 | Wy4, Wy5 | N1, N5, N7 |
| 4 | PEK_W07, PEK_W08 | K1IS_W01, K1IS_W02 | C1 i C2 | Wy6, Wy7 | N7 |
| 5 | PEK_W09 | K1IS_W01, K1IS_W02 | C1 i C2 | Wy8, Wy9, Wy10. | N7 |
| 6 | PEK_W10 | K1IS_W01, K1IS_W02 | C1 i C2 | Wy11, Wy12 | N1, N5, N7 |
| 7 | PEK_U01 | K1IS_U02, K1IS_U03 | C1, C2 i C3 | Ćw1, Ćw2 | N7 |
| 8 | PEK_U02 - PEK_U06 | K1IS_U02, K1IS_U03 | C1, C2 i C3 | Ćw1, Ćw2 | N7 |
| 9 | PEK_U07 - PEK_U09 | K1IS_U02, K1IS_U03 | C1, C. i C3 | Ćw3, Ćw4, Ćw5, Ćw6 | N2-N7 |
| 10 | PEK_K01 - PEK_K03 | K1IS_K01 - K1IS_K06 | C3 | Wy1-Wy12, Ćw1-Ćw6 | N1-N7 |
| 11 | PEK_K04 | K1IS_K01 - K1IS_K06 | C3 | Ćw1-Ćw5 | N1-N7 |