Fizika
Opis predmeta
Kroz ovaj predmet student će, uz primjenu matematičke analize, upoznati osnove mehanike, načela specijalne teorije relativnosti, te osnove elektromagnetizma i valne optike. Teme iz mehanike uključuju kinematiku i dinamiku čestice u trodimenzionalnom prostoru, načela očuvanja energije i količine gibanja, oscilatorno gibanje i mehaničke valove. Iz područja elektromagnetizma obrađuju se Maxwellove jednadžbe i elektromagnetski valovi.
Ishodi učenja
- Primijeniti tehnike matematičke analize (deriviranje, integriranje) u analizi fizikalnih problema.
- Definirati kinematičke varijable (vektori položaja, brzine i akceleracije) u trodimenzionalnom prostoru i primjenjivati veze između njih.
- Analizirati jednostavne mehaničke sustave i riješiti Newtonovu jednadžbu gibanja.
- Primijeniti zakone očuvanja energije i količine gibanja na mehaničke sustave.
- Primijeniti osnovne principe (2. Newtonov zakon) na složene pojave u mehanici (harmonički oscilator, valovi).
- Objasniti načela specijalne teorije relativnosti.
- Objasniti zakone elektromagnetizma i primijeniti ih na jednostavne fizikalne situacije.
- Izvesti iz Maxwellovih jednadžbi valnu jednadžbu za elektromagnetski val.
- Objasniti pojave interferencije i polarizacije svjetlosti.
Oblici nastave
Predavanja
Predavanja s riješenim primjerima i pokusima
Mješovito e-učenjeZadaće kroz sustav za e-učenje
LaboratorijStudenti izvode laboratorijske vježbe
Način ocjenjivanja
Kontinuirana nastava | Ispitni rok | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Vrsta provjere | Prag | Udio u ocjeni | Prag | Udio u ocjeni | ||
Laboratorijske vježbe | 5 % | 10 % | 5 % | 10 % | ||
Domaće zadaće | 0 % | 10 % | 0 % | 10 % | ||
Međuispit: Pismeni | 0 % | 28 % | 0 % | |||
Završni ispit: Pismeni | 0 % | 28 % | ||||
Završni ispit: Usmeni | 24 % | |||||
Ispit: Pismeni | 0 % | 56 % | ||||
Ispit: Usmeni | 24 % |
Napomena / komentar
Za prolaz na međuispitu i na završnom ispitu jedan (od četiri) računski zadatak mora biti u cijelosti točno riješen. Za prolaz na pismenom ispitu dva (od šest) računska zadatka moraju biti u cijelosti točno riješena. Za prolaz na usmenom dijelu ispita potrebno je ostvariti prag od 8 (od 24) boda.
Tjedni plan nastave
- Kinematika (referentni okvir, položaj, brzina i akceleracija čestice). Prikaz gibanja čestice u pravokutnom koordinatnom sustavu. Galileijeve transformacije položaja i brzine čestice
- Prvi Newtonov zakon. Inercijski referentni okvir. Količina gibanja čestice. Drugi Newtonov zakon. Newtonova jednadžba gibanja. Gibanje pod djelovanjem stalne sile (slobodni pad, kosina, koloture)
- Međudjelovanje čestica. Treći Newtonov zakon. Unutarnje i vanjske sile u sustavu čestica. Očuvanje linearne količine gibanja u sustavu čestica
- Definicija rada i snage. Kinetička energija. Konzervativna sila. Stabilna i nestabilna ravnoteža. Očuvanje mehaničke energije. Disipativne sile
- Jednostavni harmonički oscilator (masa na opruzi). Jednadžba gibanja i njeno rješenje. Energija pri jednostavnom harmoničkom titranju, Prigušeno titranje: podkritično, kritično i nadkritično prigušenje. Prisilno titranje. Amplituda i faza pri prisilnom titranju. Pojava rezonancije. Vezani titrajni sustavi. Normalni modovi titranja
- Širenje valova. Frekvencija i fazni vektor. Fazna brzina. Superpozicija. Valna jednadžba i njeno opće rješenje. Valni paket. Transverzalni val (jednadžba gibanja, brzina širenja, snaga, stojni val)
- Transmisija i refleksija transverzalnog vala na granici sredstava. Koeficijenti transmisije i refleksije. Longitudinalni val (jednadžba gibanja, brzina širenja). Adijabatski zvuk (brzina propagacije). Dopplerova pojava
- Međuispit
- Eksperimentalna pozadina. Postulati specijalne teorije relativnosti. Relativistička kinematika. Lorentzove transformacije. Kontrakcija duljine. Dilatacija vremena. Relativistička energija i količina gibanja. Masa mirovanja čestice
- Elektrostatika. Coulombova sila. Električno polje i potencijal. Magnetostatika. Magnetsko polje ravnog vodiča Biot-Savartov zakon
- Prva Maxwellova jednadžba. Gaussov zakon za električno polje, Druga Maxwellova jednadžba. Gaussov zakon za magnetsko polje
- Treća Maxwellova jednadžba. Faradayev zakon indukcije. Četvrta Maxwellova jednadžba. Ampère-Maxwellov zakon
- Valna jednadžba za elektromagnetsko polje. Ravni val kao rješenje valne jednadžbe. Svojstva ravnih valova. Linearna i kružna polarizacija elektromagnetskog zračenja. Poyntingov teorem i vektor. Intenzitet elektromagnetskog zračenja. Gustoća energije elektromagnetskog polja, Polarizacija svjetlosti. Malusov zakon
- Koherentni izvori. Konstruktivna i destruktivna koherencija valova iz dva izvora. Youngov pokus. Fazni pomak zbog refleksije zračenja. Interferencija svjetlosti odbijene na tankom filmu. Interferometrija. Detekcija i mjerenje malih pomaka
- Završni ispit
Studijski programi
Sveučilišni preddiplomski
(2. semestar)Literatura
D. Horvat (2005.), Fizika 1: Mehanika i toplina, Hinus
D. Horvat (2011.), Fizika 2: titranje, valovi, elektromagnetizam, optika i uvod u modernu fiziku, Neodidakta
P. Kulišić (2005.), Mehanika i toplina, Školska knjiga
V. Henč-Bartolić, P. Kulišić (1991.), Valovi i optika, Školska knjiga
V. Henč-Bartolić, M. Baće, L. Bistričić, D. Horvat, P. Kulišić, Z. Narančić, T. Petković, D. Pevec (2002.), Riješeni zadaci iz valova i optike, Školska knjiga
V. Henč-Bartolić, M. Baće, L. Bistričić, D. Horvat, P. Kulišić, Z. Narančić, T. Petković, D. Pevec (1996.), Riješeni zadaci iz mehanike i topline, Školska knjiga
Saša Ilijić (2020.), Mehanika - pojmovi, načela i odabrani primjeri, http://sail.zpf.fer.hr/labs/mehanika2.pdf
Predavanja
Laboratorijske vježbe
Za studente
Izvedba
ID 183368
Ljetni semestar
6 ECTS
R1 Engleski jezik
R2 E-učenje
75 Predavanja
0 Seminar
0 Auditorne vježbe
15 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe
Ocjenjivanje
85 izvrstan
70 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan