Fizika 2

Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2023./2024.

Nositelji

Prof. dr. sc.
Željka Marija Bošnjak
Izv. prof. dr. sc.
Vjeran Gomzi

Laboratorijske vježbe

Sandro Radan
univ. mag. phys.
Petra Maruševec
mag. educ. phys.

Opis predmeta

Kinematika i dinamika krutog tijela pri vrtnji oko čvrste osi i pri kotrljanju. Statika i dinamika fluida. Viskoznost. Kinetička teorija plinova. Toplina, zakoni termodinamike, termodinamički procesi. Schrödingerova jednadžba. Kronig–Penneyev model. Kvantna statistika. Kvantna teorija poluvodiča. Električna i magnetska svojstva materijala.

Studijski programi

Sveučilišni preddiplomski
[FER3-HR] Elektrotehnika i informacijska tehnologija - studij
(3. semestar)

Ishodi učenja

  1. Primijeniti tehnike matematičke analize (deriviranje, integriranje) u analizi fizikalnih problema.
  2. Identificirati stupnjeve slobode krutog tijela.
  3. Izračunati momente tromosti jednostavnih tijela.
  4. Objasniti uvjete statike krutog tijela i jednadžbu gibanja za vrtnju tijela oko čvrste osi.
  5. Primijeniti jednadžbu kontinuiteta i Bernoullijevu jednadžbu na jednostavnim problemima iz mehanike fluida.
  6. Demonstrirati vezu između varijabli mikroskopskog i makroskopskog opisa idealnog plina.
  7. Upotrijebiti prvi zakon termodinamike u analizi kružnih procesa.
  8. Riješiti Schrödingerovu jednadžbu za 1D slučajeve potencijalne jame i potencijalne barijere.
  9. Objasniti strukturu poluvodiča i porijeklo energijskih vrpci.
  10. Objasniti električna i magnetska svojstva materijala.

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja se izvode u grupama studenata uz primjenu elektroničkih prezentacija i detaljnih izvoda koji se izvode na ploči te demonstracijskih pokusa.

Mješovito e-učenje

Zadaće kroz sustav za e-učenje

Laboratorij

Studenti 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 % 40 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 40 %
Ispit: Pismeni 0 % 80 %
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.

Tjedni plan nastave

  1. Kruto tijelo kao sustav čestica. Statika krutog tijela. Moment tromosti krutog tijela
  2. Vrtnja krutog tijela oko čvrste osi (kinetička energija i kutna količina gibanja). Jednadžba gibanja za vrtnju krutog tijela oko čvrste osi, Općenito gibanje krutog tijela (gibanje središta mase uz vrtnju oko osi)
  3. Statika fluida. Dinamika idealnog fluida. Viskoznost fluida
  4. Toplina. Temperatura. Toplinska ravnoteža. Termalna ekspanzija krutih tijela i fluida. Tlak i srednja kinetička energija čestica plina; Jednadžba stanja. Stupnjevi slobode molekule. Toplinski kapaciteti plinova. Maxwellova raspodjela brzina čestica. Ekviparticija energije i Maxwell-Boltzmannova raspodjela
  5. Jednadžba stanja idealnog plina, Kalorimetrija. Toplinski kapaciteti, Fazni prijelazi. Latentne topline. Izotermalni, izobarni, izohorni i adijabatski procesi; PV dijagrami.
  6. Prijenos topline strujanjem, Prijenos topline vođenjem. Fourierov zakon. Toplinski tok u cilindričnoj i sfernoj simetriji, Prijenos topline zračenjem. Crno tijelo. Stefan-Boltzmannov zakon Rad, toplina i unutrašnja energija. Prvi zakon termodinamike. Funkcije stanja i procesa. Toplinski kapaciteti kod stalnog volumena i kod stalnog tlaka. Mayerova relacija
  7. Carnotov proces. Efikasnost toplinskog stroja. Drugi zakon termodinamike, Inverzni Carnotov proces. Efikasnost toplinske pumpe i hladnjaka, Entropija. Carnotov proces u TS dijagramu
  8. Međuispit
  9. Dualnost val-čestica. Kvantna mehanika: postulati, epistemologija, izvod i rješenja Schroedingerove jednadžbe
  10. Svojstva i tumačenje valne funkcije. Vezana stanja i elektronske orbitale
  11. Fermi-Diracova raspodjela i primjene. Fermijeva energija. Fermijeva temperatura. Fermijeva ploha. Funkcija gustoće elektronskih stanja.
  12. Model slobodnog elektrona. Kronig-Penneyev model. Blochov teorem. Brillouinove zone. Vodljivost metala
  13. Kvantna teorija poluvodiča. Intrinsični poluvodiči i heterogene strukture. Efektivne mase elektrona i šupljina. Eksperimentalno mjerenje efektivne mase
  14. Klasična i kvantna teorija polarizacije. Dijamagnetizam, paramagnetizam i feromagnetizam
  15. Završni ispit

Literatura

Dubravko Horvat (2005.), Fizika 1: Mehanika i toplina, Hinus
Dubravko Horvat (2011.), Fizika 2: titranje, valovi, elektromagnetizam, optika i uvod u modernu fiziku, Neodidacta, Zagreb
Vladimir Knapp, Petar Colić (1990.), Uvod u električna i magnetska svojstva materijala,
Vladimir Šips (1991.), Uvod u fiziku čvrstog stanja, Školska knjiga, Zagreb
M. Baće, L. Bistričić, D. Horvat, T. Petković (2011.), Riješeni primjeri i zadaci iz fizike materijala, Hinus
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, zagreb
T. Petković, M. Baće (1991.), Zadaci iz fizike 3, Elektrotehnički fakultet - Zagreb
E. Jones, R. Childers (2001.), Contemporary College Physics, McGraw-Hill Education

Za studente

Izvedba

ID 183395
  Zimski semestar
6 ECTS
R1 Engleski jezik
R1 E-učenje
75 Predavanja
0 Seminar
0 Auditorne vježbe
6 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe
0 Vježbe tjelesnog odgoja

Ocjenjivanje

85 izvrstan
70 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan

Sličan predmet