Wymagania do egzaminu z fizyki

20-12-2016r.
Wykaz zagadnień egzaminacyjnych z fizyki dla studentów Inżynierii
Środowiska (Wydz. Nauki o Środowisku)
Podstawowe wielkości fizyczne i ich jednostki (Układ jednostek miar i wag SI).
Mechanika
I, II, III zasada dynamiki Newtona (przykłady zastosowania). Masa. Gęstość. Ciężar. Ciężar
właściwy. Układy odniesienia. Siły jako przyczyny zmian stanu ruchu. Siły pozorne
(bezwładności). Przyczyny występowania sił, ich rodzaje. Pole sił grawitacyjnych. Prawo
ciążenia powszechnego. Prawa Keplera. „Ważenie” Słońca i planet. Siły sprężyste. Siły
tarcia. Rodzaje ruchów. Wielkości opisujące ruch ciała. Zasady zachowania energii, pędu i
momentu pędu. Zasady dynamiki dla ruchu obrotowego bryły sztywnej. Prędkość,
przyspieszenie kątowe, moment siły, moment pędu i moment bezwładności.
Ruch drgający i falowy
Drgania harmoniczne. Równanie ruchu. Podstawowe wielkości fizyczne i pojęcia opisujące
ruch falowy. Zasada superpozycji. Tłumienie drgań i rezonans. Fale mechaniczne jako sposób
przenoszenia energii w ośrodkach materialnych. Zasada Fermata. Fale podłużne i poprzeczne.
Prawa odbicia i załamania fal. Interferencja i dyfrakcja fal. Fale stojące. Zasada Huygensa.
Fale akustyczne jako przykład fal mechanicznych. Fizjologiczne właściwości dźwięku –
natężenie, barwa, wysokość. Czułość ucha ludzkiego, natężenie dźwięku słyszalnego. Źródła
dźwięku. Zjawiska Dopplera. Dudnienie.
Elementy hydrodynamiki
Zależność sił wzajemnego oddziaływania między cząsteczkami cieczy a odległością
cząsteczek oraz zależność energii potencjalnej wzajemnego oddziaływania cząsteczek cieczy
od odległości między cząsteczkami. Siły lepkości. Współczynnik lepkości (wg. Newtona).
Metody pomiaru współczynnika lepkości. Prawo Archimedesa i prawo Pascala. Prawo
ciągłości strugi i prawo Bernoulliego. Główne zastosowania praw. Wyjaśnić mechanizm
molekularny zjawiska lepkości oraz jego zależność od temperatury w przypadku cieczy i
gazów. Ciśnienie i gęstość płynów. Napięcie powierzchniowe. Liczba Reynoldsa. Efekt
Magnusa.
Elektromagnetyzm i fale elektromagnetyczne
Podstawowe zjawiska związane z elektromagnetyzmem Równania Maxwella. Fale
elekromagnetyczne i ich właściwości. Podstawowe wielkości fizyczne opisujące falę
Opracowała:
dr A. Stachelska-Wierzchowska, KFiB 20.12.2016r.
elektromagnetyczną. Prawa: Coulomba, Gaussa, Biota-Savarta, Ampere’a, prawo Ohma,
prawa Kirchhoffa oraz prawo Joule’a-Lenza. Światło jako fala. Oddziaływanie światła z
materią. Prawo indukcji elektromagnetycznej Faraday’a. Samoindukcja i jej znaczenie dla
przepływu prądu zmiennego. Skuteczne wartości napięcia i natężenia. Opór indukcyjny i
pojemnościowy. Obwody drgające (LC). Własności magnetyczne materii: diamagnetyki,
paramagnetyki i ferromagnetyki. Powstawanie promieniowanie termicznego, charakterystyka
tego promieniowania. Kondensatory. Dielektryki i ich własności.
Spektroskopia i fizyka kwantowa
Główne dowody doświadczalne na kwantową naturę fal elektromagnetycznych. Dualizm
falowo- korpuskularny materii. Falowa natura elektronu. Długość fali. Model atomu wodoru
Bohra i jego powiązanie z liniami widmowymi w widmie wodoru atomowego. Orbitale
atomowe. Liczby kwantowe i ich znaczenie w teorii kwantów. Różnica między widmami
atomowymi i molekularnymi. Ciągłe widma emisji. Zastosowania praktyczne analizy
widmowej. Istota zjawiska fluorescencji i fosforescencji – diagram Jabłońskiego.
Zastosowania praktyczne. Polaryzacja fali elektromagnetycznej. Metody polaryzacji światła.
Rozproszenie światła. Aktywność optyczna substancji.
Optyka
Światło jako fala elektromagnetyczna. Foton, pęd fotonu. Dyfrakcja, interferencja, dyspersja,
odbicie, załamanie, rozproszenie światła. Przejście światła przez soczewkę. Obraz ciała
oświetlonego powstający w okularze mikroskopu. Apertura, powiększenie i zdolność
rozdzielcza mikroskopu. Zasada Fermata, prawo odbicia światła, prawo Snelliusa.
Bezwzględny i względny współczynnik załamania światła. Zjawisko całkowitego
wewnętrznego odbicia. Kąt Brewstera. Przejście promieni światła mono- i
polichromatycznego przez ośrodki o różnej gęstości. Polaryzacja światła. Przejście światła
przez pryzmat Nicola. Skręcenie płaszczyzny polaryzacji światła.
Termodynamika fenomenologiczna
Pojęcie układu termodynamicznego i otoczenia. Pojęcie stanu układu oraz sposób jego opisu.
Termodynamiczne funkcje stanu. Zasady termodynamiki. Maszyny cieplne. Opis przejść
fazowych, ze szczególnym uwzględnieniem przejść fazowych wody. Pojęcia energii
wewnętrznej, entropii oraz entalpii i entalpii swobodnej. Twierdzenie Carnota. Prawa gazu
doskonałego. Różnice między gazem rzeczywistym a doskonałym. Punkt krytyczny.
Zastosowania entalpii swobodnej: prawa Clapeyrona-Clausiusa, van’Hoffa (ciśnienie
osmotyczne) i prawo działania mas. Kinetyczno-molekularna interpretacja temperatury,
ciśnienia i entropii (model gazu doskonałego). Istota zasady ekwipartycji energii. Ciepła (Cp
oraz Cv) molowe gazu jedno- i wieloatomowego.
Elementy fizyki jądrowej, promieniotwórczość
Budowa jądra atomowego. Izotopy promieniotwórcze, izotony, izobary. Podstawowe źródła
izotopów występujących w środowisku. Promieniowanie przenikliwe – rodzaje. Prawo
rozpadu promieniotwórczego pierwiastków promieniotwórczych. Liniowy współczynnik
Opracowała:
dr A. Stachelska-Wierzchowska, KFiB 20.12.2016r.
osłabienia promieniowania i masowy współczynnik pochłaniania promieniowania. Cechy
promieniowania korpuskularnego: α i β oraz elektromagnetycznego γ. Wpływ
promieniowania przenikliwego na materię. Detekcja promieniowania. Jednostki dawki
promieniowania.
Do egzaminu obowiązują również wymagania do ćwiczeń laboratoryjnych opracowane
przeze mnie, zamieszczone na stronie internetowej Katedry Fizyki i Biofizyki UW-M.
Literatura:
 R. Resnick, D. Halliday. Fizyka. Wydanie 11. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe
PWN, 1996.
 R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. Feynmana wykłady z fizyki. Warszawa:
Wydawnictwo Naukowe PWN, 2007.
 M. Skorko. Fizyka. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1975.
 H. Piekara. Mechanika Ogólna. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1986.
 Z. Kamiński. Fizyka. Tom 1 i 2. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo - Techniczne,
1984.
 R. Drabent, Z. Machholc, J. Siódmiak, Z. Wieczorek. Ćwiczenia laboratoryjne z
fizyki. Olsztyn: Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, 2013.
 T. Dryński. Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo
Naukowe,1970.
 Z. Kęcki. Podstawy spektroskopii molekularnej. PWN, 1975.
 M.A. Herman, A. Kalestyński, L. Widomski pod red. A Pilawskiego. Podstawy
fizyki. PWN, 1970.
 Cz. Bobrowski. Fizyka. Krótki kurs. PWN, 1998.
Opracowała:
dr A. Stachelska-Wierzchowska, KFiB 20.12.2016r.