Physics I 1100-1B01
The aim of the lecture is to introduce principles of mechanics and of the Special Theory of Relativity, focusing on the practical use of the acquired knowledge. Lectures are illustrated with many experiments.
Program of the lecture will include:
- Subject matter and methodology of Physics: physical quantities, systems of units, measurement errors, models.
- Description of motion: reference frame, different types of motion, relative motion, Galilleo transformation, Doppler effect.
- Principles of Motion: inertia, inertial system, forces and interactions, Newton laws of motion.
- Solving equations of motion. Motion in a non-inertial system of reference
- Momentum conservation law, angular momentum conservation.
- Energy conservation: kinetic energy, potential forces, potential energy, elastic collisions.
- Gravitation, Keppler’s laws.
- Fluid statics and motion.
- Rigid Bodies: statics, equations of motion, moment of inertia.
- Speed of light, Einstein postulate, the Lorentz transformation
- Time dilation, length contraction, relativity of simultaneity, the twin paradox.
- Relativistic momentum and energy, energy conservation.
- Photon as a particle, Compton effect, relativistic Doppler effect
- Invariant mass, elementary particles, particle collisions
Classes are a deeply integrated part of the course. They will focus on:
- use of basic calculation methods needed to solve problems
- solving simple problems, testing understanding of introduced matters
- solving more complex problems, broadening understanding and extending the acquired knowledge.
Estimated time of work:
- lecture 45h
- classes 60h
- lecture classes 15h
- preparation to lecture 15h
- preparation to classes 30h
- homeworks 35h
- preparation to colloquia 30h
- preparation to the exam 40h
Total: 270h
Main fields of studies for MISMaP
Type of course
Mode
Prerequisites (description)
Learning outcomes
A successful student:
KNOWLEDGE
- knows and understands laws and ideas of classical and quantum physics, understands their historical development and their importance for development of science and techniques, discovering the world and development of humanity
- recognizes different motions and identifies the corresponding motion laws
- knows different conservation laws and describes their role in mechanics
- describes basic assumptions and outcomes of the Special Theory of Relativity
SKILLS
- knows how to use higher mathematics and methods of mathematical physics to describe and model the basic physical phenomena and processes, knows statements and equations descibing the basic physical phenomena and laws, knows how to prove these statements and laws
- applies laws of dynamics to description of motion
- compares results of measurements with model expectations
- defines the problem based on experimental evidence and selects the solving method
- knows how to clearly describe and explain basic facts related to physical phenomena and laws and can efficiently communicate both with specialists and non-specialists
ATTITUDES
- understands the key role of experiment in the development of models in physics
Assessment criteria
1. Obecność na ćwiczeniach rachunkowych i wykładowych jest obowiązkowa. Nieusprawiedliwione nieobecności na więcej niż ośmiu godzinach ćwiczeń rachunkowych i dwóch godzinach ćwiczeń wykładowych (2/15 czasu ćwiczeń w ciągu semestru) skutkują niezaliczeniem przedmiotu, zgodnie z zasadami studiowania na Wydziale Fizyki. Usprawiedliwienia nieobecności na ćwiczeniach należy przedstawić prowadzącemu na pierwszych zajęciach po nieobecności.
2. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest łączne spełnienie poniższych warunków:
- obecność na zajęciach, zgodnie z p. 1;
- zaliczenie pisemnych sprawdzianów (patrz poniżej);
- zdanie egzaminu ustnego.
3. W trakcie semestru odbędą się dwa kolokwia, egzamin pisemny i ustny w pierwszej sesji oraz egzamin pisemny i ustny w sesji poprawkowej.
4. Każde kolokwium obejmować będzie cztery zadania (rozwiązanie każdego z nich oceniane będzie na maksymalnie 5 punktów). Egzamin pisemny (a także poprawkowy) będzie obejmować 4 zadania (rozwiązanie każdego z nich oceniane będzie na maksymalnie 5 punktów) oraz test otwarty, z którego można zdobyć maksymalnie 20 punktów (20 pytań, każde ocenione na co najwyżej 1 punkt). W sumie, ze sprawdzianów pisemnych można otrzymać 80 punktów. W przypadku zdawania pisemnego egzaminu poprawkowego nie są liczone punkty zdobyte podczas pierwszego egzaminu pisemnego.
5. Pod koniec semestru będzie zorganizowane jedno dodatkowe kolokwium dla osób, które z ważnych przyczyn nie mogły uczestniczyć w jednym z dwóch kolokwiów opisanych w p. 4. Materiał tego kolokwium obejmować będzie cały semestr. Punktacje za zadania - jak w przypadku dwóch kolokwiów opisanych w p. 4. Warunkiem uczestnictwa w tym kolokwium jest przedstawienie wykładowcy odnośnego usprawiedliwienia nieobecności. Decyzja o akceptacji usprawiedliwienia należy do wykładowcy (nie dotyczy to zwolnień lekarskich, które są zawsze akceptowane). W przypadkach spornych decyduje Dziekan.
6. Zaliczenie pisemnych sprawdzianów uzyskuje się po zdobyciu łącznie ze wszystkich sprawdzianów co najmniej 50% możliwych do zdobycia punktów. Podany próg procentowy może ulec bardzo niewielkiemu obniżeniu wynikającemu z kształtu histogramu zdobytych punktów przez uczestników sprawdzianów.
7. Do egzaminu pisemnego w pierwszej sesji mogą przystąpić wszystkie osoby realizujące przedmiot, które mają szanse osiągnąć próg procentowy określony w p. 6. Do egzaminu pisemnego w sesji poprawkowej przystępują osoby, które:
- chcą poprawić ocenę uzyskaną w pierwszej sesji;
- mają szanse osiągnąć w sesji poprawkowej próg procentowy przyjęty (zgodnie z p. 6) w pierwszej sesji.
8. Do egzaminu ustnego (w sesji pierwszej lub poprawkowej) przystępują osoby, które zaliczyły pisemne sprawdziany. Egzamin ustny polega na udzieleniu odpowiedzi na pytania obejmujące materiał wykładu.
9. Osoba, która nie zdała egzaminu ustnego w pierwszej sesji może przystąpić do egzaminu ustnego w sesji poprawkowej, bez konieczności zdawania poprawkowego egzaminu pisemnego. Niezaliczony w sesji poprawkowej egzamin ustny nie jest powtarzany.
10. Ocena ze sprawdzianów pisemnych S obliczana jest na podstawie zależności liniowej:
S = 2 + 3.5*(W/80 - P)/(1-P) ,
gdzie W jest liczbą zdobytych punktów ze sprawdzianów pisemnych, a P jest progiem procentowym, o którym mowa w p. 6.
Ocena egzaminu ustnego (U, w skali 3 - 5.5) należy do wykładowcy. Zaliczenie przedmiotu wymaga uzyskania co najmniej oceny 3 z egzaminu ustnego, bez względu na wynik ze sprawdzianów pisemnych.
Ocena z przedmiotu jest średnią arytmetyczną (S + U)/2, zaokrągloną do połówek liczb, z ocen uzyskanych ze sprawdzianów pisemnych i oceny z egzaminu ustnego.
11. Wykładowca może odstąpić od przeprowadzenia egzaminu ustnego, proponując danej osobie ocenę końcową.
Practical placement
Not applicable
Bibliography
Podręczniki:
1. A. K. Wróblewski, J. A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki, tom I
2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, tom I
3. Feynmana wykłady z fizyki, t.1
4. J. Ginter, Nie bój się pochodnej
4. W. Korczak, M. Trajdos, Wektory, pochodne, całki
6. D. F. Styer, Teoria względności dla dociekliwych
Zbiory zadań
1. A. Hennel i in. Zadania i problemy z fizyki, cz. 1.
2. J. Walker, Podstawy fizyki, zbiór zadań
3. Zbiór zadań Feynmana wykłady z fizyki
4. J. Jędrzejewski, W. Kruczek, A. Kujawski, Zbiór zadań z fizyki
5. Feynman radzi
6. Rozwiązania zadań Feynmana wykłady z fizyki
Additional information
Information on level of this course, year of study and semester when the course unit is delivered, types and amount of class hours - can be found in course structure diagrams of apropriate study programmes. This course is related to the following study programmes:
Additional information (registration calendar, class conductors, localization and schedules of classes), might be available in the USOSweb system: