Lista tematów i zagadnień do egzaminu z Fizyki Ogólnej dla I roku Wydziału Budownictwa.
rok akademicki 2010/2011, semestr II
Sformułować równanie różniczkowe fali. Podać różne postacie równania fali płaskiej - określić sens fizyczny wielkości występujących w tych równaniach. Wyprowadzić wzór na prędkość fali akustycznej w gazie. Czy na podstawie prędkości dźwięku w gazie można wnioskować o jego składzie?
Z zasady Fermata wyprowadzić prawa załamania i odbicia fal.
Prędkość fali podłużnej w pręcie. Podać przykłady zastosowań praktycznych tego równania. Równanie poprzecznej fali biegnącej w nieskończonym pręcie ma postać: , gdzie zastosowano wielkości z układu SI. Obliczyć odkształcenie względne pręta w punkcie x = 400.4 m w chwili t = 1 s.
Wyprowadzić wyrażenie na energię fali sprężystej oraz gęstość strumienia energii - wektor Umowa - Poytinga.
Wyprowadzić wzory na energetyczny i amplitudowy współczynnik odbicia fali sprężystej na granicy ośrodków dla przypadku prostopadłego padania fali., przykłady praktycznego wykorzystania uzyskanego wyniku w budownictwie.
Wyprowadzić wzór na prędkość grupową fal. Prędkość fazowa pewnej fali jest równa: . Obliczyć prędkość grupową. Dla jakiej długości fali υf = υg
Interferencja fal, fale stojące, drgania własne.
Opisać pole elektrostatyczne wytworzone przez ładunek punktowy, wektor natężenia pola, prawo Coulomba, pracę przesunięcia ładunku w polu elektrycznym, potencjał pola, napięcie. Podać definicje strumienia pola elektrycznego oraz strumienia indukcji elektrycznej, kwantowanie ładunku elektrycznego, zasada zachowania ładunku- przykłady.
Korzystając z zasady superpozycji pola, obliczyć natężenie pola elektrycznego dipola na jego osi, oraz w odległości r od środka jednorodnie naładowanego pierścienia o promieniu R, na osi prostopadłej do tego pierścienia.
Pojemność elektryczna, energia naładowanego kondensatora, gęstość energii pola elektrycznego.
Korzystając z prawa Gaussa wyprowadzić wzory na natężenie pola elektrycznego i potencjał naładowanej kuli metalowej, kuli dielektrycznej, płaszczyzny oraz dwóch płaszczyzn naładowanych z jednakową gęstością ładunkami o przeciwnych znakach oraz wzór na pojemność elektryczną kondensatora płaskiego.
Natężenie prądu stałego, gęstość prądu, prawo Ohma w postaci całkowej i różniczkowej, opór elektryczny, zależność oporu od wymiarów przewodnika oraz temperatury dla różnych materiałów, prawa Kirchhoffa, praca i moc prądu stałego, proste obwody elektryczne.
Wyprowadzić wzór opisujący zależność przewodnictwa metalu od temperatury.
Pole magnetyczne wokół przewodnika z prądem, prawo Biota Savarta, siła Lorentza, siła działająca na przewodnik z prądem w polu elektrycznym, oddziaływanie przewodników z prądem. Korzystając z prawa Biota Savarta obliczyć pole magnetyczne wytworzone w odległości r od nieskończenie długiego przewodnika przez który płynie prąd o natężeniu I, pole wytworzone przez przewodnik kołowy o promieniu R w odległości r od jego środka (na osi pierścienia).
Prawo indukcji Faradaya, reguła Lenza. Obliczyć zależność od czasu siły elektromotorycznej indukowanej w ramce o powierzchni S obracającej się w jednorodnym polu magnetycznym o natężeniu H z prędkością kątową ω.
Wyprowadzić wzór na współczynnik indukcji własnej solenoidu, moment magnetyczny elektronu w atomie wodoru.
Omówić prawa na podstawie których sformułowano równania Maxwella, zapisać te równania w postaci całkowej i różniczkowej.
Z równań Maxwella wyprowadzić równanie fali elektromagnetycznej w próżni. Obliczyć współczynnik załamania ośrodka o względnej przenikalności elektrycznej εr = 4 i magnetycznej μr = 1. Obliczyć prędkość fali elekromagnetycznej w tym ośrodku.
Wyprowadzić wzór na wektor Poytinga dla fali elektromagnetycznej.
Optyka geometryczna, dobicie i załamanie światła, całkowite wewnętrzne odbicie, konstrukcja obrazów w zwierciadłach i soczewkach cienkich, ogniskowa i zdolność skupiająca układu optycznego (dioptria),obrazy rzeczywiste i pozorne, powiększenie układu optycznego, wzór soczewkowy, prawo Berra..
Optyka falowa, prawo Malusa, droga optyczna w próżni i w ośrodku, interferencja światła, prążki jednakowej grubości, siatka dyfrakcyjna, zdolność rozdzielcza układu optycznego.
Napisać prawa opisujące promieniowanie ciała doskonale czarnego, wyjaśnić sens fizyczny wielkości występujących w tych prawach oraz ich interpretacje fizyczną.
Przy jakiej prędkości długość fali de Broglie'a elektronu jest równa 1 nm, jaka jest energia kinetyczna, jakie napięcie jest potrzebne do przyspieszenia tego elektronu..
Znależć stany stacjonarne cząstki swobodnej, cząstki w jedno i trójwymiarowej jamie potencjału, wyjaśnić pojęcie degeneracji stanów kwantowych, Przejście cząstki przez barierę potencjału - zjawisko tunelowania, zjawisko fotoelektryczne, zakaz Pauliego, zasada nieoznaczoności Heisenberga, Jaka jest szerokość połówkowa linii o energii 14 keV emitowanej przez jądro 57Fe, jeżeli czas życia stanu wzbudzonego wynosi 10-7 s (skorzystać z zasady nieoznaczoności Heisenberga)..
Fizyka jądrowa, rozmiary i budowa jądra atomowego, liczba atomowa i masowa, izotopy, defekt masy, energia wiązania, właściwości sił jądrowych, reakcje jądrowe, rozpady promieniotwórcze, prawo rozpadu, stała rozpadu i okres połowicznego rozpadu, rozpady α, β i γ, neutrino, jednoski stosowane w radiologii, datowanie radioizotopowe, rozszczepienie jądra, reakcja lawinowa (bomba atomowa), produkty rozszczepienia, neutrony natychmiastowe i opóźnione, reaktory jądrowe, paliwo jądrowe, problemy energetyki atomowej, awarie w elektrowniach jądrowych, synteza termojądrowa.
Obliczanie niepewności pomiarów, zaokrąglanie i zapis wyników pomiarów; pomiary proste, pomiary miernikami analogowymi i cyfrowymi