ZP/TESLA/01/2011 Załącznik nr 7 do Siwz
Projekt TESLA – Techniczna Edukacja Sukcesem Ludzi Ambitnych – wzbogacenie oferty edukacyjnej kierunku „Fizyka techniczna”
Program zajęć wyrównawczych z fizyki
Cele kształcenia: Usystematyzowanie i uzupełnienie wiadomości z zakresu fizyki ze szkoły średniej i przygotowanie studenta do odbioru treści wykładów uniwersyteckich.
Treści merytoryczne przedmiotu:
SEMESTR I
1. Przedmiot fizyki i metody badań
Wielkości fizyczne i ich jednostki. Układ jednostek SI. Zamiana jednostek. Podstawowe wiadomości o wektorach. Działania na wektorach. Przykłady skalarnych i wektorowych wielkości fizycznych.
2. Kinematyka punktu materialnego
Pojęcie punktu materialnego. Określenie ruchu punktu materialnego. Prędkość i przyspieszenie. Ruch jednostajny prostoliniowy. Ruch prostoliniowy jednostajnie zmienny. Ruch jednostajny po okręgu. Ruch jednostajnie zmienny po okręgu.
3. Dynamika punktu materialnego
Układ inercjalny i nieinercjalny. Pierwsza zasada dynamiki. Druga zasada dynamiki.
Ogólniejsze ujęcia drugiej zasady dynamiki. Zasada zachowania pędu. Tarcie, właściwości tarcia. Ruch z siłą tarcia. Trzecia zasada dynamiki. Dynamika ruchu po okręgu (siła dośrodkowa, siła odśrodkowa, siła odśrodkowa bezwładności). Praca mechaniczna. Moc. Energia kinetyczna i potencjalna. Zasada zachowania energii mechanicznej. Opis ruchu w układzie nieinercjalnym. Siła bezwładności. Moment siły i moment pędu punktu materialnego. Zasada zachowania momentu pędu.
4. Mechanika bryły sztywnej
Pojęcie bryły sztywnej. Ruch postępowy i obrotowy bryły sztywnej. Moment bezwładności. Twierdzenie Steinera. Pierwsza zasada dynamiki dla ruchu obrotowego.
Druga zasada dynamiki dla ruchu obrotowego. Energia kinetyczna w ruchu obrotowym.
Moment pędu bryły. Zasada zachowania momentu pędu w przypadku ruchu bryły sztywnej.
5. Elementy teorii względności
Transformacja Galileusza. Transformacja Lorentza. Relatywistyczne dodawanie prędkości. Zmiana masy ciała w zależności od prędkości. Związek masy ciała z energią.
Skrócenie Lorentza i paradoks bliźniąt. Związek energii z pędem.
6. Grawitacja
Prawo powszechnego ciążenia. Stosowalność prawa powszechnego ciążenia do ciał niebieskich. Prawa Keplera. Pole grawitacyjne, natężenie pola grawitacyjnego. Ruchy ciał w polu grawitacyjnym Ziemi. Potencjał pola grawitacyjnego. Pierwsza prędkość kosmiczna. Druga i trzecia prędkość kosmiczna. Rzut poziomy i rzut ukośny.
7. Właściwości płynów
Ogólna charakterystyka cieczy i gazów. Gęstość i ciśnienie. Prawo Pascala. Prawo Archimedesa. Naczynia połączone.
8. Fizyka molekularna i termodynamika
Ogólne założenia teorii kinetyczno-molekularnej. Model gazu doskonałego. Prawa charakteryzujące przemiany gazowe w ujęciu teorii kinetycznej. Energia wewnętrzna.
Ciepło właściwe. Ciepło molowe. Zasada bilansu cieplnego. Równanie Clapeyrona.
Pierwsza zasada termodynamiki. Graficzne przedstawienie pracy. Druga zasada termodynamiki. Entropia. Sprawność silnika termodynamicznego. Cykl Carnota.
Przemiany fazowe. Ciepło przemiany fazowej
SEMESTR II
9. Elektrostatyka
Ładunek elektryczny, zasada zachowania ładunku elektrycznego. Sposoby elektryzowania ciał i wzajemne oddziaływanie ciał naelektryzowanych. Prawo Coulomba. Pole elektryczne, natężenie pola elektrycznego. Linie sił pola elektrycznego. Strumień elektryczny. Zasada superpozycji pól. Prawo Gaussa. Praca przenoszenia ładunku w polu elektrycznym. Napięcie elektryczne. Potencjał elektryczny. Energia potencjalna ładunku.
Pojemność elektryczna. Kondensatory, łączenie kondensatorów. Energia naładowanego kondensatora. Przewodnik i dielektryk w polu elektrostatycznym. Ruch cząstki naładowanej w polu elektrostatycznym.
10 Prąd elektryczny stały
Natężenie prądu elektrycznego. Prawo Ohma. Zależność oporu elektrycznego metali od różnych czynników. Źródła prądu. Wyznaczanie oporu elektrycznego przez pomiar napięcia i natężenia prądu. Prawa Kirchhoffa. Łączenie oporów. Praca i moc prądu elektrycznego. Siła elektromotoryczna i opór wewnętrzny źródła prądu. Prawo Ohma dla obwodu. Budowa materii a własności elektryczne ciał.
11 Pole magnetyczne
Wektor indukcji magnetycznej. Siła Lorentza. Działanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem. Prawo Gaussa dla pola magnetycznego Siła elektrodynamiczna.
Pole magnetyczne przewodnika z prądem. Prawo Ampere’a. Oddziaływanie przewodników z prądem. Ruch cząstek naładowanych w polu magnetycznym. Strumień indukcji magnetycznej. Właściwości magnetyczne substancji.
12 Indukcja elektromagnetyczna.
Strumień indukcji elektromagnetycznej. Prawo indukcji Faradaya. Reguła Lenza. Prąd przemienny. Natężenie i napięcie skuteczne. Praca i moc prądu przemiennego. Obwód
prądu zmiennego z oporem. Obwód prądu zmiennego z oporem, indukcyjnością i pojemnością. Transformator.
13 Ruch drgający i falowy
Drgania harmoniczne – pojęcia ogólne, drgania swobodne, drgania tłumione, drgania wymuszone, rezonans. Przykłady ruchu harmonicznego: wahadło matematyczne, obwód drgający LC. Istota i ogólne własności fal. Rodzaje fal. Prędkość rozchodzenia się fal.
Natężenie fali. Równanie fali płaskiej, harmonicznej. Zasada Huygensa. Dyfrakcja fal.
Interferencja fal. Fale stojące. Powstawanie i rozchodzenie się fal dźwiękowych. Zjawisko Dopplera.
14 Optyka
Ogólne własności światła. Prędkość światła. Współczynnik załamania i droga optyczna.
Zasada Fermata. Prawo odbicia i prawo załamania. Soczewki sferyczne. Równanie soczewki cienkiej. Obrazy wytwarzane przez cienkie soczewki. Przyrządy optyczne.
Pryzmat. Rozszczepienie światła białego w pryzmacie. Doświadczenie Younga.
Interferencja światła w cienkich warstwach. Dyfrakcja światła na szczelinie. Siatka dyfrakcyjna. Polaryzacja światła.
15 Fizyka atomowa
Zjawisko fotoelektryczne, fotony. Fale de Broglie’a. Zasada nieoznaczoności. Model Bohra budowy atomu wodoru. Analiza spektralna. Lasery.
16. Fizyka jądrowa
Pojęcia wstępne. Ładunek jądra. Rozmiary i kształt jądra. Masa jąder. Wiązania jąder.
Defekt masy. Siły jądrowe. Promieniotwórczość naturalna. Sztuczne reakcje jądrowe.
Reakcje rozszczepienia. Bilans energii. Oddziaływanie promieniowania jądrowego z materią. Klasyfikacja cząstek elementarnych.
Zalecane podręczniki i zbiory zadań:
1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki t. 1-5, PWN, W-wa 2006 2. Cz. Bobrowski, Fizyka – krótki kurs, WNT, W-wa 1995
3. J. Salach (red.), Fizyka dla szkół ponadgimnazjalnych, cz. 1,2, Zamkor, Kraków 2007 4. K. Chyla, Zbiór prostych zadań z fizyki, Zamkom, Kraków 2007
5. W. Roszczyk, J. Salach, Zbiór zadan z fizyki, cz. 1,2, Zamkom, Kraków 2008
6. L. Falandysz, Fizyka i astronomia 1,2 – zakres rozszerzony, Zbiór zadań, Operon, Gdynia 2007
7. B.. Mendel, J. Mendel, Fizyka i astronomia – zbiór zadań, cz. 1,2, Nowa Era, W-wa 2008
