Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Fizyka ogólna
Koordynator przedmiotu:
Rajmund Kożuszek
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Informatyka
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
FO
Semestr nominalny:
6 / rok ak. 2021/2022
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. liczba godzin kontaktowych – 60 godz., w tym - obecność na wykładach: 15 x 2 = 30 godz. - obecność na zajęciach ćwiczeniowych: 15 x 2 = 30 godz. 2. praca własna studenta – 40 godz., w tym - przygotowanie do kolejnych wykładów (przejrzenie materiałów z wykładu i literatury dodatkowej, próba rozwiązania zadań rachunkowych przekazanych na wykładzie): 10 godz. - przygotowanie do realizacji ćwiczeń (przejrzenie materiałów wykładowych i literatury): 10 godz. - przygotowanie do egzaminu (powtórzenie materiału wykładowego, rozwiązanie zadań): 20 godz. Łączny nakład pracy studenta wynosi 100 godz., co odpowiada 4 pkt. ECTS.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2.4 pkt. ECTS, co odpowiada 60 godz. kontaktowym
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1.75 pkt. ECTS co odpowiada 40 godz. realizacji i przygotowania do ćwiczeń
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia30h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
brak
Limit liczby studentów:
120
Cel przedmiotu:
Zapoznanie studentów z podstawami mechaniki klasycznej, elektrodynamiki, mechaniki kwantowej i statystycznej.
Treści kształcenia:
WYKŁADY: 1. Drgania (2h). Oscylator harmoniczny. Energia potencjalna i kinetyczna oscylatora. Oscylator z tłumieniem i wymuszeniem. Rezonans. Wpływ nieliniowości układu na własności ruchu (ruch regularny i chaotyczny). 2. Fale (3h). Ruch falowy. Interferencja. Fale stojące. Prędkość fazowa i grupowa. Zjawisko Dopplera. Widmo fal. Pakiety falowe. Dyspersja. Solitony. Modulacja amplitudowa i fazowa. Fale materii. 3. Teoria pola (2h). Pola skalarne i wektorowe. Gradient, strumień pola, cyrkulacja, dywergencja, rotacja, laplasjan. Twierdzenie Gaussa-Ostrogradskiego. Twierdzenie Stokesa. Twierdzenie Helmholtza. Potencjał skalarny i wektorowy. 4. Pole elektryczne (4h). Prawo Gaussa. Potencjał elektryczny. Równanie Poissona. Dielektryki i przewodniki w polu elektrycznym. Energia pola elektrycznego. Pojemność elektryczna. Prąd elektryczny. Różniczkowe prawo Ohma. Równanie ciągłości. 5. Pole magnetyczne (3h). Prawo Ampera. Prawo Biota-Savarta. Siła Lorentza i elektrodynamiczna. Indukcja magnetyczna. Prawo Faradaya, reguła Lentza. Samoindukcja. Energia pola magnetycznego. 6. Równania Maxwella (2h). Postać całkowa i różniczkowa. Fale elektromagnetyczne. Wektor Poyntinga. 7. Wstęp do fizyki atomu (2h). Dualizm korpuskularno-falowy. Hipoteza de Broglie’a. Model atomu Bohra. Efekt fotoelektryczny. Efekt Comptona. Fale materii. 8. Podstawy mechaniki kwantowej (5h). Postulaty. Równanie Schrödingera zależne i niezależne od czasu, stany stacjonarne. Operatory liniowe. Bit kwantowy (kubit). Bramki kwantowe. 9. Elementy mechaniki statystycznej (4h). Pojęcie mikrostanu i makrostanu. Przestrzeń fazowa. Rozkład Boltzmanna. Entropia. Model Isinga. Przemiany fazowe ciągłe i nieciągłe. Przybliżenie pola średniego. Mechanika statystyczna sieci neuronowych. 10. Dynamika nieliniowa (3h). Chaos deterministyczny. Odwzorowanie logistyczne. Bifurkacje. Stabilność punktów stałych. Własności pamięciowe układów bistabilnych. Zjawiska fizyczne i modele jako źródło losowości. Chaos w sieciach neuronowych. ĆWICZENIA: 1. Ruch drgający, oscylator harmoniczny, rezonans. 2. Pole elektryczne, prawo Coulomba, zasada superpozycji, dipol elektryczny, prawo Gaussa. 3. Energia pola elektrycznego, pojemność elektryczna. 4. Pole magnetyczne, prawo Ampere'a, prawo Biota-Savarta. 5. Zmienne pole magnetyczne, indukcja elektromagnetyczna, prawo Faradaya. 6. Równania Maxwella, fale elektromagnetyczne. LABORATORIA KOMPUTEROWE: 1. Numeryczne rozwiązanie równania falowego. 2. Numeryczne znalezienie poziomów energetycznych dla cząstki w studni potencjału 3. Wyznaczenie krytycznej temperatury w modelu Isinga z wykorzystaniem symulacji Monte Carlo 4. Zbadanie atraktora chaotycznego wybranego nieliniowego oscylatora
Metody oceny:
(-)
Egzamin:
tak
Literatura:
Podręczniki: 1. I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, t.1 Mechanika i fizyka cząsteczkowa; t.2 Elektryczność i magnetyzm, fale, optyka. Wyd. Naukowe PWN Warszawa 1997. 2. W. Bogusz, J. Garbarczyk, F. Krok, Podstawy Fizyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997. 3. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, t.1-4, Wyd. Naukowe PWN Zbiory zadań: 1. A. Hennel, W. Szuszkiewicz, "Zadania i problemy z fizyki" WNT 2002. 2. K. Jezierski, B. Kołodka, K. Sierański, Zadania z fizyki z rozwiązaniami, t. 1 i 2, OW PWr 3. K. Blankiewicz, M. Igalson, Zbiór zadań rachunkowych z fizyki, OWPWI
Witryna www przedmiotu:
https://usosweb.usos.pw.edu.pl/kontroler.php?_action=katalog2/przedmioty/pokazPrzedmiot&prz_kod=103D-INxxx-ISP-FO
Uwagi:
(-)

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
ma podstawową wiedzę na temat podstawowych zjawisk i oddziaływań w fizyce, matematycznych metod opisu układów fizycznych, zna podstawowe zasady zachowania
Weryfikacja: ćwiczenia, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W01, W02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o
Charakterystyka W02
ma podstawową, uporządkowaną wiedzę z mechaniki punktu materialnego, układu punktów materialnych, bryły sztywnej i układów drgających
Weryfikacja: ćwiczenia, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W02
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG.o, P6U_W
Charakterystyka W03
ma podstawową, uporządkowaną wiedzę pozwalającą na opis różnych rodzajów fal, w tym fal elektromagnetycznych
Weryfikacja: ćwiczenia, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o
Charakterystyka W04
ma podstawową, uporządkowaną wiedzę z elektrodynamiki, w tym elektrostatyki, magnetostatyki, indukcji elektromagnetycznej i teorii pola elektromagnetycznego
Weryfikacja: ćwiczenia, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W02, W03
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P7S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
potrafi sformułować i rozwiązać równania ruchu prostych układów mechanicznych, w tym punktu materialnego, bryły sztywnej i liniowego oscylatora harmonicznego, korzystając z zasad dynamiki Newtona i zasad zachowania
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U01, U03
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka U02
potrafi w prostych przypadkach sformułować i rozwiązać liniowe równanie falowe. Potrafi opisać matematycznie proste typy fal
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka U03
wyznaczyć pole elektryczne i magnetyczne pochodzące od prostych rozkładów ładunków i prądów, korzystając z prawa Coulomba, Gaussa, Biota-Savarta i Ampere’a, oraz wyznaczyć siłę elektromotoryczną indukcji, korzystając z prawa Faradaya, i rozwiązywać elementarne problemy z elektrodynamiki
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U01, U03, U04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka U04
potrafi korzystać przy rozwiązywaniu zagadnień z zakresu wymaganej wiedzy fizycznej z odpowiednich narzędzi matematycznych, w tym matematyki wyższej
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U01, U04
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P6S_UW.o, P6U_U, I.P6S_UW.o