Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Fizyka 1

Koordynator przedmiotu:

prof. dr hab. Jan J. Żebrowski

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia I stopnia

Program:

Inżynieria Biomedyczna

Grupa przedmiotów:

Obowiązkowe

Kod przedmiotu:

Semestr nominalny:

2 / rok ak. 2017/2018

Liczba punktów ECTS:

6

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

1)Liczba godzin bezpośrednich - godz. 67, w tym: • wykład 30 godz. • ćwiczenia – 15 godz. • laboratorium – 15 godz. • konsultacje – 5 godz. • egzamin – 2 godz. 2) Praca własna studenta – 75godz. • przygotowania do wykładu – 10 godz. • przygotowanie do ćwiczeń – 15 godz. • przygotowanie się do egzaminu – 15 godz. • przygotowanie do kolokwiów - 15 godz. • przygotowanie i sprawozdania z laboratorium – 20 godz. RAZEM – 142 godz. – 6 punktów ECTS

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

2,5 punktu ECTS - 67 godz., w tym: • wykład 30 godz. • ćwiczenia – 15 godz. • konsultacje – 5 godz. • egzamin – 2 godz. • laboratorium – 15 godz.

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

2,5 punktu ECTS – 65 godz. , w tym: • ćwiczenia – 15 godz. • przygotowanie do ćwiczeń – 15 godz. • laboratorium – 15 godz. • przygotowanie i sprawozdania z laboratorium – 20 godz.

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład30h
• Ćwiczenia15h
• Laboratorium15h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Matematyka – Algebra liniowa i analiza

Limit liczby studentów:

Cel przedmiotu:

Zapoznanie studentów z podstawami fizyki w zakresie mechaniki klasycznej oraz elektro-dynamiki i optyki w zakresie typowym dla uniwersytetu technicznego ze szczególnym uwzględnieniem potrzeb Kierunku Inżynierii Biomedycznej w zakresie rozwiązywania prostych zadań technicznych. W wykładzie podkreśla się uniwersalność i interdyscyplinarność praw fizyki, eksponuje jej doświadczalny charakter i elementy współczesnego naukowego obrazu przyrody.

Treści kształcenia:

Wstęp: Istota i struktura fizyki Mechanika : Opis ruchu układu fizycznego. Zasady dynamiki Newtona. Równania ruchu. Zasady zachowania pędu, momentu pędu i energii. Siły zachowawcze i nie zachowawcze; zasada zachowania energii. Ruch drgający. Rezonans układów drgających. Ruch falowy. Równania ruchu falowego. Elementy akustyki. Efekt Dopplera. Przyczynowość równań ruchu. Zjawiskanieliniowe w ruch drgającym i falowym. Elementy mechaniki elatywistycznej. Elementy statyki i dynamiki płynów (2h) Elektrodynamika : Pole elektryczne. Prawo Coulomba. Natężenie i potencjał pola elektrycznego. Prawo Gaussa. Równanie Poissonai Laplacea. Pole elektryczne w dielektryku(zjawisko polaryzacji dielektrycznej). Pole magnetyczne. Siła Lorentza. Prawo Ampere'a dla prądów stałych i dla prądów zmiennych. Prawo indukcji Faradaya. Indukcyjność. Prawo Biot-Savarta. Równania Maxwella (postać różniczkowa i całkowa, interpretacja). Równania materiałowe.Równanie Poissona. Dyspersja fal elektromagnetycznych. Optyka: Optyka falowa i geometryczna. Polaryzacja. Interferencja fal. Dyfrakcja i jej rodzaje. Elementy transformacji optycznych, związek dyfrakcji z transformatą Fouriera. Holografia. Mikroskop elektronowy i zasady rentgenografii.

Metody oceny:

Kolokwium wykładowe w połowie semestru - ocena uwzględniana w ocenie egzaminacyjnej; Ocena z egzaminu; Dwa kolokwia na ćwiczeniach; Kolokwium przed każdym ćwiczeniem laboratoryjnym oraz ocena sprawozdania z wykonania ćwiczeń laboratoryjnych.

Egzamin:

tak

Literatura:

Podręczniki wykładowe: I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, t.1 Mechanika i fizyka cząsteczkowa; t.2 Elektryczność i magnetyzm, fale, optyka. Wyd. Naukowe PWN Warszawa 1997. W. Bogusz, J. Garbarczyk, F. Krok, Podstawy Fizyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997, 1999. C. Kittel, W. Knight, M. Ruderman, Mechanika; F. C. Crawford: Fale, PWN, 1973; E.Purcell, Elektrodynamika, Wyd. Naukowe PWN Warszawa 1969. Zbiory zadań: A.Hennel, W.Szuszkiewicz, Zadania i problemy z fizyki, WNT 2002 M. Baj, G. Szeflińska, M. Szymański, D. Wasik, Zadania i problemy z fizyki. Drgania i fale skalarne, PWN, Warszawa 1993. M. Baj, G. Szeflińska, M. Szymański, D. Wasik, Zadania i problemy z fizyki. Fale elektromagnetyczne. Fale materii, PWN, Warszawa 1996. W.Brański, M.Herman, L.Widomski, Zbiór zadań z fizyki -Elektryczność i magnetyzm, PWN 1979 lub późniejsze wznowienia.

Witryna www przedmiotu:

www.if.pw.edu.pl/~zebra

Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt FIZ1_W01

Ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki klasycznej oraz podstaw fizyki relatywistycznej i zna strukturę fizyki jako dziedziny. W szczególności posiada podstawową wiedzę na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych oraz oddziaływań fundamentalnych. Zna rolę eksperymentu i zasady prowadzenia wywodu w fizyce.
Weryfikacja: egzamin pisemny, kolokwia na ćwiczeniach i kolokwium wykładowe
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W2

Zna zasady opisu ruchu układu fizycznego oraz zasady dynamiki Newtona. Zna równania ruchu stosowane w podstawowej fizyce klasycznej a w tym równanie ruch harmonicznego i ruchu falowego. Wie o przyczynowości równań ruchu. Zna zasady zachowania w fizyce a w szczególności zasadę zachowania pędu, momentu pędu i energii. Zna podział sił na zachowawcze i nie zachowawcze oraz zasadę zachowania energii. Zna rodzaje energii występujących w przyrodzie: energia kinetyczna, potencjalna i energia sił n.
Weryfikacja: egzamin pisemny, kolokwia na ćwiczeniach
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W3

Zna elementy mechaniki relatywistycznej a w tym transformację Galileusza i Lorenza, pojęcie prędkości granicznej, zjawiska skrócenia Lorenza i dylatacji czasu oraz względności jednoczesności. Zna relatywistyczne prawo składania prędkości i jego konsekwencje. Ma elementarną wiedzę o dynamice relatywistyczneja w tym pojęcie pędu i energii relatywistycznej, własności relaty-wistyczne cząstek pozbawionych masy oraz równoważność masy i energii.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W4

Zna elementy mechaniki płynów a w tym: elementy statyki płynów (prawo Archimedesa i prawo Pascala) oraz dynamiki płynów (lepkość płynu i wzór Newtona, podział cieczy na newtonowskie i nienewtonowskie, klasyfikacja przepływów i liczba Reynoldsa, rodzaje oporów występujących w przepływach płynów). Zna równanie Bernoulliego i jego zastosowania.
Weryfikacja: egzamin pisemny, kolokwia na mny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W5

Zna elementy akustyki a w tym: podstawowe własności fal akustycznych i skalę ich prędkości w różnych materiałach, zna równanie ruchu fali akustycznej oraz skalę logarytmiczną natężenia dźwięku. Zna efekt Dopplera i przykłady jego zastosowań w fizyce, astronomii i medycynie.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W6

Ma elementarną wiedzę z zakresu elektrodynamiki. W szczególności mam wiedzę z elektrostatyki w zakresie własności pola elektrycznego, zna prawo Coulomba i prawo Gaussa w postaci różniczkowej i całkowej. Zna równania Poissona i Laplace'a. Wie jakie są własności pola elektrycznego w dielektryku i zna zjawisko polaryzacji dielektrycznej. Ma wiedzę o podstawowych własnościach stałego pola magnetycznego. Zna pojęcie siły Lorenza oraz prawo Ampere'a dla prądów stałych i prądów zmiennych. Prawo indukcji Faradaya.
Weryfikacja: egzamin pisemny, kolokwia na ćwiczeniach
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Efekt FI1_W7

Mam elementarną wiedzę w zakresie optyki. Zna korpuskularno-falową naturę fali optycznej i znaczenie dyskusji na ten temat dla historii rozwoju optyki. Zna wpływ różnego rodzaju mechanizmów polaryzacji dielektrycznej na propagację fali elektromagnetycznej w materiale - zjawisko dyspersji fali elektromagnetycznej w ośrodku. Zna podstawowe prawa optyki i wie, które z nich można wyjaśnić na podstawie optyki falowej a które w ramach optyki geometrycznej. Zna prawa dyfrakcji w tym dyfrakcję Fraunho.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt FIZ1_U01

Potrafi sformułować równanie ruchu dla elementarnego problemu z mechaniki klasycznej oraz równanie to rozwiązać. Wyznacza częstotliwość mechanicznego układu drgającego posługując się jego równaniem ruchu.
Weryfikacja: kolokwia na ćwiczeniach, egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_U06
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09

Efekt FI1_U2

Rozwiązuje elementarne problemy zelektrostatyki i magnetostatyki posługując się zasadą superpozycji, prawem Gaussa oraz prawem Ampere'a. Posługuje się prawem Faradaya w celu rozwiązania elementarnych problemów z elektrodynamiki. Wykorzystuje prawa elektrodynamiki dla rozwiązania elementarnych problemów z mechaniki, w których pojawia się pole magnetyczne.
Weryfikacja: kolokwia na ćwiczeniach, egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_U06
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09

Efekt FI1_U3

Potrafi przeprowadzić podstawowe pomiary fizyczne oraz opracować i przedstawić ich wyniki, w szczególności: - potrafi zbudować prosty układ pomiarowy z wykorzystaniem standardowych urządzeń pomiarowych, zgodnie z zadanym schematem i specyfikacją, - potrafi wyznaczyć wyniki i niepewności pomiarów bezpośrednich i pośrednich, - potrafi dokonać oceny wiarygodności wyników pomiarów i ich interpretacji w kontekście posiadanej wiedzy fizycznej.
Weryfikacja: opracowanie wyników ćwiczeń laboratoryjnych, kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: K_U12
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U08, T1A_U14, T1A_U15