Naziv predmeta

Fizika

Detalji
Kod
VSITE011
Skr.
FIZ
ECTS
6
Godina
1
Semester
Ljetni semestar
Vrsta
obvezatni
Razina HKO 6
Preddiplomski studij
E-Learning
0%
Aktivnosti
IT zg - Zim 19/20
ECTS
Jedinice
Sati
Svega
P
1.5
15
3
45
A
0
0
0
0
L
1
8
3
30
S
0
0
0
0
KA
0
0
0
0
KP
0
2
1
0
PR
0
0
0
0
IP
0
0
0
0
IU
0
1
2
0
SU
4
1
105
105
NastavniciNositelji: dr. sc. Vladimir Krstić, prof. v. š.
Asistenti: Ana Mandić, Tihomir Matičević, asist. vis. šk., Marinko Srdelić, asist. vis. šk., Luka Škreblin, asist. vis. šk., Vanja Vučinić
PreduvjetiNema
Sadržaj

Modeliranje fizikalnih pojava: intuitivni i formalni modeli, transfer na druge domene npr. ekonomiju; fizikalne veličine i mjerenje-fraktali. Kinematika: opis gibanja čestice: dijagram, tablični prikaz, grafički prikaz, formula. Dinamika: Newtonovi zakoni, diferencijske jednadžbe, otpor fluida. Rotacijsko gibanje: opis rotacijskog gibanja. Zakoni očuvanja energije, količine gibanja i kutne količine gibanja. Newtonov opći zakon gravitacije: Keplerovi zakoni, Newtonov zakon gravitacije, plima i oseka, rakete. Titranje: opis oscilatornog gibanja, harmonično titranje, prigušeno i prisilno titranje, faktor dobrote, rezonancija. Valovi: nastanak vala, ravni val, interferencija valova, stojni valovi. Zvuk: varijacija akustičnog tlaka, razina jakosti zvuka u db, Dopplerov učinak, Fourierov teorem. Fluidi: kinetička teorija plinova, unutarnja energija i temperatura, zakoni termodinamike, entropija-informatička, termodinamička i vjerojatnostna definicija, transportne pojave, avion. Nelinearne pojave - kompleksnost i kaos. Elektricitet i magnetizam – kvalitativni uvod: model elektronskog plina, električno polje i potencijal, magnetski dipol, elektromagnetska indukcija, Hullova proba. Elektromagnetski valovi: električni titrajni krug, ravni elektromagnetski val, spektar e-m valova. Svjetlost: zrcala i leće, oko i kamera, difrakcija, razlučivost - računalna grafika. Struktura materije-uvod u kvantnu fiziku: fotoelektrični efekt, model vodikovog atoma, model vodikove molekule-valna funkcija, LED, laser, QTM.

Ciljevi učenja

Opća znanja. Kako precizno formulirati problem, analizirati problem, napraviti plan za rješavanje problema (npr. odabrati alat za rješavanje) te analizirati rješenje. Korištenje analogija u rješavanju problema.

Posebna znanja. Modeliranje fizikalnih problema primjenom matematičkih i programerskih alata (npr. Matlab-a, C-a). Korištenje analogija u analizi i rješavanju problema iz različitih područja fizike. Provedba i analiza fizikalnih eksperimenata koji se izvode uz pomoć računala.

Ishodi učenja

1. Rješavati konceptualne zadatke iz fizike i o njima voditi kvalitetnu raspravu, a neke klase problema riješiti analitički i/ili numerički.
2. Povezivati različita područja fizike, kao i povezivati fiziku s informatikom, elektrotehnikom i matematikom.
3. Analizirati fizikalni model i uočiti domenu u kojoj je model dobra aproksimacija fizikalnog sistema kojeg model opisuje.
4. Razlikovati fizikalni model od eksperimentalnih podataka.
5. Identificirati i procijeniti greške u eksperimentima.
6. Prikazati rezultate eksperimenata tablično i grafički te ih interpretirati.
7. Prilagoditi eksperimentalne podatke na model.

Sposobnosti

Studenti su osposobljeni za :operativnu uporabu kinematičkih i dinamičkih pojmova i zakona u kontekstu mehanike i valova, prepoznavanje uvodnih pojmova iz kvantne fizike, modeliranje jednostavnih fizikalnih situacija (rješavanje diferencijskih jednadžbi), razumijevanje nekoliko vrsta prikaza (dijagram, graf, tabela, formula, euklidska i fraktalna geometrija), te primjenu postupaka na probleme iz tehnike i gospodarstva.

Preporučena literatura

1.Luketin I.,Računarska fizika, skripta 2. Paar V., Fizika 1,2,3,4 za gimnaziju, Školska knjiga, Zagreb

Dodatna literatura
predavanja (P)
  1. Upoznavanje s planom i programom te pravima i dužnostima studenata na kolegiju fizika. Fizika i elementarne matematičke funkcije: pravac, parabola, eksponencijalna funkcija, trigonometrijske funkcije.
  2. Fizikalne veličine: vektorske i skalarne. SI sustav mjernih jedinica. Mjerenje i greške mjerenja. Uvod u kinematiku: (i) Referentni i koordinatni sustavi. (ii) Jednoliko gibanje po pravcu i jednoliko ubrzano gibanje po pravcu (grafovi i analitički izrazi).
  3. Kinematika (nastavak). Veza puta i integrala. Veza brzine i derivacije. Kako iz x-t grafa kvalitativno odrediti v-t graf, a kako iz v-t grafa kvalitativno odrediti a-t graf: koeficijent smjera tangente na krivulju. Srednja i trenutna brzina.
  4. Dinamika: Newtonovi zakoni kroz primjere. Inercijalni i neinercijalni sustavi. Složena gibanja: kosi i horizontalni hitac. Numeričko rješavanje Newtonove jednadžbe gibanja Eulerovom metodom. Kružno gibanje: centripetalna i centrifugalna sila.
  5. Newtonov opći zakon gravitacije. Rad i energija. Zakon očuvanja energije, količine gibanja i kutne količine gibanja.
  6. Titranje harmoničkog oscilatora: (i) bez trenja, (ii) s trenjem. Numeričko i analitičko rješenje. Uvod u linearne diferencijalne jednadžbe s konstantnim koeficijentima. Povezati titranje harmoničkog oscilatora s RLC krugom. Priprema za prvi kolokvij.
  7. Prvi kolokvij. Valovi: nastanak vala, ravni val, interferencija valova, stojni valovi, udari.
  8. Zvuk: varijacija akustičnog tlaka, razina jakosti zvuka u db, Dopplerov učinak, Fourierov teorem.
  9. Fluidi: kinetička teorija plinova, unutarnja energija i temperatura, zakoni termodinamike, entropija.
  10. Nelinearne pojave - kompleksnost i kaos.
  11. Elektricitet i magnetizam: električno polje i potencijal, magnetski dipol, elektromagnetska indukcija.
  12. Elektromagnetski valovi: električni titrajni krug, ravni elektromagnetski val, spektar e-m valova.
  13. Svjetlost: zrcala i leće, oko i kamera, difrakcija, razlučivost.
  14. Struktura materije - uvod u kvantnu fiziku: fotoelektrični efekt, modeli vodikovog atoma.
  15. Završno predavanje: rješavat će se konceptualni zadaci pomoću kojih će se nastojati obuhvatiti što više gradiva koje je obrađeno na predavanjima i laboratorijskim vježbama. Drugi kolokvij.
laboratorijske vježbe (L)
  1. Direktna i obrnuta proporcionalnost. Ciljevi: Pomoću primjera iz fizike, matematike i ekonomije pojasniti pojmove direktne i obrnute proporcionalnosti. Diskutirati kako se eksperimentalno istražuju veličine koje ovise o nekoliko parametara.
  2. Snimanje gibanja pomoću „motion“ detektora. Ciljevi: Snimiti gibanje kolica po stolu (gibanje je približno jednoliko po pravcu), gibanje tijela koje slobodno pada, te gibanje tijela koje je ispucano vertikalno u vis. Analizirati dobivene x-t, v-t i a-t grafove. Prilagoditi podatke na model metodom najmanjih kvadrata. Povezati gibanja s Newtonovim zakonima. Diskutirati efekte trenja.
  3. Atwoodov padostroj. Ciljevi: Primjena Newtonovih zakona. Pronaći izraz za akceleraciju sustava: akceleracija sustava je direktno proporcionalna razlici masa utega, a obrnuto proporcionalna sumi masa utega. Diskutirati kako se eksperimentalno proučavaju fizikalne veličine (ovdje akceleracija) koje ovise o nekoliko parametara sustava (ovdje razlici i sumi masa utega). Odrediti konstantu proporcionalnosti i usporediti je s teoretskom. Diskutirati pogreške mjerenja.
  4. Određivanje brzine zvuka u zraku. Ciljevi: Diskutirati: (i) osnovna svojstva zvuka, (ii) razlike i sličnosti s elektromagnetskim valovima. U eksperimentalnom dijelu odrediti brzinu zvuka u zraku, analizirati greške mjerenja i diskutirati ovisnost brzine zvuka o temperaturi, vlažnosti i tlaku zraka.
  5. Matematika zvuka. Ciljevi: Eksperimentalno odrediti frekvencije tonova na glazbenoj ljestvici. Istražiti razliku i omjer frekvencija susjednih tonova. Pronaći matematički zakon koji povezuje frekvencije tonova na glazbenoj ljestvici. Diskutirati pojmove: frekvencija, valna duljina, Fourierov spektar signala.
  6. Magnetsko polje štapičastog magneta. Ciljevi: Pojasniti pojam magnetskog dipola i diskutirati što bi to bio magnetski monopol. Povezati ove pojmove s pojmovima električni monopol i električni dipol. U eksperimentalnom dijelu proučava se kako jakost magnetskog polja štapičastog magneta na osi osi simetrije magneta ovisi o udaljenosti od središta magneta. Prilagoditi podatke na izraz B=k/r^a. Usporediti eksponent a s teorijskim eksponentom za idealni magnetski dipol. Diskutirati magnetsko polje Zemlje: (i) Zemlja kao magnetski dipol (ii) Magnetsko polje Zemlje - štit od kozmičkog zračenja.
  7. Period harmoničkog oscilatora. Ciljevi: Odrediti o čemu ovisi period titranja harmoničkog oscilatora i pronaći odgovarajući matematički zakon.
  8. Period matematičkog njihala. Ciljevi: Odrediti o čemu ovisi period titranja matematičkog njihala i pronaći odgovarajući matematički zakon
kolokvij - teorija (KP)
  1. Jedinice predavanja 1-6. Kolokvij iz fizike je pisana provjera znanja u trajanju od jednog sata. Student je zadovoljio na kolokviju ukoliko je ostvario barem 60% bodova. U dogovoru sa studentima moguće je spustiti prag za prolaz na kolokviju ali uz povećanje težine zadataka. U iznimnim slučajevima (npr. vrlo loša prolaznost) prvi kolokvij je moguće ponoviti.
  2. Jedinice predavanja 7-14. Kolokvij iz fizike je pisana provjera znanja u trajanju od jednog sata. Student je zadovoljio na kolokviju ukoliko je ostvario barem 60% bodova. U dogovoru sa studentima moguće je spustiti prag za prolaz na kolokviju ali uz povećanje težine zadataka. Ponavljanje drugog kolokvija nije moguće.
ispit - teorija (IU)
  1. Student je ostvario pravo na polaganje završnog ispita ako je: (i) odradio sve laboratorijske vježbe, (ii) nije izostao više od tri puta s predavanja. Studenti koji su izostali više od tri puta s predavanja ali smatraju da su za to imali valjani razlog mogu napisati molbu u kojoj trebaju obrazložiti razloge zbog kojih su izostali s predavanja; molba se predaje u Uredu za studente. Studenti koji su ostvarili pravo na polaganje završnog ispita i zadovoljili su na oba kolokvija ostvarili su pravo na upis ocjene. Studenti koji su ostvarili pravo na završnog polaganje ispita ali nisu zadovoljili na jednom ili oba kolokvija na ispitu polažu samo one jedinice predavanja koje nisu na kolokvijima zadovoljili. Trajanje završnog ispita je jedan ili dva sata, ovisno o broju jedinica predavanja (odnosno kolokvija) koji nisu zadovoljeni. Konačna ocjena (u postocima) računa se na sljedeći način: 1. Prvi kolokvij (ili odgovarajuća cjelina na završnom ispitu) 40%, 2. Drugi kolokvij (ili odgovarajuća cjelina na završnom ispitu) 40%, 3. Laboratorijske vježbe 10%, 4. Tjedni testovi i/ili domaće zadaće 5%. Izračunatom postotku odgovaraju sljedeće ocjene (definirane u Pravilniku o studiranju): 50% do 62% dovoljan (2), 62.5% do 74.5% dobar (3), 75% do 87% vrlo dobar (4), 87.5% do 100% izvrstan (5). Ispitni rokovi: prema kalendaru nastave.
samostalno učenje (SU)
  1. kolokviji, konzultacije, samostalni rad u laboratoriju, pripreme za laboratorijske vježbe, samostalno učenje