BMETE14AX00 Tantárgy adatlap (2005)
Fizika K1A Követelmények, a félév végi jegy kialakítása
fizika előadás és laborgyakorlat BSc I. évf. környezetmérnököknek (BME VBK) Pótlási lehetőségek
Felelős oktató: Wittmann Marian, BME Fizika Tanszék, Kémiai Fizika Csoport Az előadások tematikája

Ajánlott jegyzetek, tankönyvek
2017. őszi félév Emelt szintű vizsga követelményei
    Előadások:    kedd 14:15-17, Ch a. 10.     
        Az előadások látogatása kötelező, max. 4 alkalommal lehet hiányozni.
    Laborgyakorlatok:   szerda 10:15-12, F épület III. lépcsőház I.-II. emeleti laborok   
        A félév során összesen 4 mérést kell elvégezni a beosztás szerint, a többi hét szabad.
        A félév végén a mérések anyagából zárthelyit kell írni, ami az aláírás feltétele.
    Konzultációk: előzetes egyeztetés szerint


A laborgyakorlat 
menete  és a  minimális követelmények
Tudnivalók a jegyzőkönyvkészítésről
A mérések beosztása   (azaz: melyik csoport mikor melyik mérést végzi)
Csoportbeosztás

Laborjegyzet
Bevezető anyagok
Balesetvédelem
Metrológia - benne: méréssorozat kiértékelése, közvetett mérés hibája, lineáris regresszió
                                Student-féle t paraméter táblázat
Egyenáramú hálózatszámítás
Mérések anyaga - a mérésleírást hozni kell a laborgyakorlatra! (a bevezetőket nem fontos, de az elvégzendő feladatok leírását mindenképpen)
1. Mechanika
2. Optika
3. Egyenáram
4. Hőmérsékletmérés

Mérés
helye
oktatója
Mechanika
F épület, III. lh. I em. balra
Wittmann Marian
Optika
F épület, III. lh. II em. "Mérnöki fizika labor"
Egyenáram
F épület, III. lh. II. em. "Mérnöki fizika labor"
Hőmérséklet
F épület, III. lh. II. em. "Mérnöki fizika labor" Lawson Thuy

Laborzh:
A laborzh anyaga: méréssorozat kiértékelése, számolás egyenes meredekségéből, valamint a 4 mérés anyaga. Mérésenként 2 elméleti (3+3 pont) és egy számolási (9 pont) feladat lesz. A max. 60 pontból legalább 18 pontot kell elérni.
Gyakorló kérdések és feladatok a laborzh-hoz 
Mintazárthelyik:  2011. nov. 9-i laborzh megoldással     2011. nov. 30-i pótzárthelyi     2012. nov. 21-i feladatlap  megoldásokkal

Labor pótzh:
Labor pótpótzh: a pótlási héten

  

Fakultatív zárthelyik az elméleti anyagból
Segédanyag a felkészüléshez (elmélet + az alábbi régebbi zh-k összevontan, megjelölve, amit még nem kell tudni)
A régebbi zárthelyik egyesével (a fenti anyagban ezek mind benne vannak):

2010
2011
2012
2013
2014
2015
zh1
feladatlap megoldások feladatlap  megoldások feladatlap  megoldások feladatlap feladatlap feladatlap
zh2
feladatlap feladatlap  megoldások
feladatlap feladatlap feladatlap feladatlap
zh3
feladatlap feladatlap  megoldások feladatlap feladatlap feladatlap feladatlap
Régebbi segédanyagok (ezek nagyrészt átfednek): segédanyag az 1. zh-hoz (2012)   kiegészítő segédanyag a 2. zh-hoz (2012)  kiegészítő segédanyag a 3. zh-hoz (2012) 
A zárthelyiken semmilyen segédeszköz nem használható, csak egyszerű számológép a feladatok megoldásához (mobiltelefon nem használható számológépként).


A fakultatív elméleti zárthelyik max. 60 pontosak, azaz a zárthelyiken szerezhető pontszám max. 120 pont.
A laborban szerezhető pontszám max. 40 pont, aminek felét a mérések eredménye, felét a laborzh határozza meg a következő módon:
a mérések eredménye: a 4 mérés jegyének összege;
a laborzh: 60 pontos, az ottani pontszámot osztjuk 3-mal.
A minimális pontszám a mérésekből 8, a labor zh-n 6 pont (a lehetséges maximális 20-ból), különben a félévet meg kell ismételni!
Az összpontszám alapján  a megajánlott jegy a következő:
Az elméleti zárthelyiken min. 36 pontot el kell érni; ha ennél kevesebb van, akkor a jegy szóbeli vizsgán szerezhető meg.
Ha a minimumkövetelmények mind teljesülnek, akkor a megajánlott jegy
2  ha az összpontszám  50-73
3                                    74-97
4                                    98-117
5                                   118-160


Tantárgykövetelmények

Követelmények a szorgalmi időszakban:
Az előadások 70 %-án a jelenlét kötelező (ami 9 alkalom a 13-ból).
A laborgyakorlat elvégzése, azaz
- a 4 mérés elvégzése; a jelenlétet minden alkalommal ellenőrizzük, egy (maximum két) igazolt hiányzás esetén pótmérési alkalmat biztosítunk; kettőnél több hiányzás esetén a félévi jegy elégtelen;
- jegyzőkönyv elkészítése minden mérésről (önálló otthoni munka);   
- zárthelyi teljesítése a félév végén a mérésekhez kapcsolódó anyagból.
20 percet meghaladó késés esetén a mérést pótmérési alkalommal kell elvégezni.
Minden mérésre külön osztályzatot kapnak a hallgatók; a mérés megismétlésére, az osztályzat javítására nincs lehetőség.
A laboratóriumi gyakorlatok alapján egy laborpontot adunk. Ezt 50 %-ban a 4 mérésre kapott 4 osztályzat, 50 %-ban a zárthelyire kapott osztályzat határozza meg.
Eredményes a labor, ha a laborpont eléri a kettest.
Ha a mérésjegyek átlaga nem éri el a kettest, akkor a laborpont egyes (függetlenül a zárthelyi eredményétől), javítására nincs lehetőség, a tárgyat újra fel kell venni.
Ha nincs mind a 4 jegyzőkönyv beadva legkésőbb a labor pótzárthelyi napján, akkor a laborpont egyes, a tárgyat újra fel kell venni. A nagyon hiányos jegyzőkönyveket visszadobjuk és be nem adottnak számítanak.
Ha a zárthelyi eredménye nem éri el a kettest (30 %-ot), akkor pótzárthelyin van lehetőség a javításra.
Követelmények a vizsgaidőszakban: szóbeli vizsga.
A vizsgatételeket, a belépő kérdéseket, válogatást a feltétlenül szükséges előismereti kérdésekből, valamint az emelt szintű képzés anyagát interneten közzétesszük.
Az aláírás megszerzésének feltétele – a jelenléti követelmények teljesítésén túl –, a laboratóriumi gyakorlat legalább elégséges szintű teljesítése: a mérésekre kapott osztályzatok átlaga és a zárthelyi osztályzata külön-külön érje el az elégségest.
A félév végi osztályzat kialakítása:
- az aláírás megszerzése után
szóbeli vizsga alapján történik (ekkor
kizárólag a szóbeli vizsga eredménye határozza meg a jegyet),  vagy
-
megajánlott jegy szerezhető fakultatív zárthelyikkel (
ekkor a laborpont 25 %-os, a zárthelyik eredménye 75 %-os súllyal számít a jegybe).
Konzultációk


Pótlási lehetőségek

A laborgyakorlat teljesítéséhez, azaz az aláírás megszerzéséhez mind a 4 mérést el kell végezni és a félév végi zárthelyit sikeresen meg kell írni. A félév során max. két alkalommal biztosítunk pótmérési lehetőséget azok számára, akik igazoltan hiányoztak mérésről, és a zárthelyihez egy alkalommal pótzárthelyit íratunk, illetve szükség esetén a pótlási héten aláíráspótló zárthelyit íratunk.


Ajánlott jegyzetek

Farkas H. – Wittmann M.: Fizikai alapismeretek (Műegyetemi Kiadó, 60947) : ez a középiskolás fizika anyag ismétléséhez való, gyorsan utána lehet keresni benne egyes fogalmaknak, tételeknek, de a vizsgához kevés
készülő Mechanika jegyzet 2011. dec. 19-i verziója : ez a vegyész+biomérnökök Fizika1 - Mechanika tárgyához készül, az ebben foglalt anyag néhol meghaladja ennek a tárgynak a követelményeit - ezek a részek szürke háttérrel vannak jelölve, tehát csak a fehér háttérrel írt részeket kell tudni
Vektorszámítás összefoglaló (Farkas H. – Wittmann M.) ez tartalmazza az előadásban felhasznált ismereteket vektoralgebrából és vektoranalízisből, de ami meghaladja az itteni követelményeket, szürke háttérrel van jelölve
fizipédia

Ajánlott tankönyvek
A. Hudson - R. Nelson: Útban a modern fizikához
Budó Ágoston: Kísérleti fizika I. (Tankönyvkiadó)
Budó Ágoston: Mechanika (Tankönyvkiadó)
Simonyi Károly: A fizika kultúrtörténete (Gondolat)


Az előadások tematikája (a tárgyprogram szerint)

1. hét:
Áttekintés, követelmények ismertetése. Egy szemléltető példa a kinematika alkalmazására: a napfogyatkozás modellje. Általános csillagászati ismeretek összefoglalása: Univerzum, Tejút, Naprendszer, Föld, Hold. A Föld forgása, keringése, földrajzi fokok. A Big Bang elmélet, vöröseltolódás, táguló Univerzum.
Bevezetés a fizikába. A fizika tárgya, módszerei, fizikai mennyiségek, törvények. Modellek a fizikában, a fizikai elmélet szerkezete. Felosztás különböző szempontok szerint. SI rendszer. Alapmennyiségek, prefixumok. Síkszög, térszög.
2. hét:
A mechanika tárgya, felosztása, legfontosabb modelljei: a tömegpont, pontrendszer, merev test, fluidum.
Tömegpont kinematikája
A tömegpont-modell jelentősége, alkalmazhatósága.
Tömegpont mozgásának leírása, helyvektor. Kinematikai alapfogalmak: koordinátarendszer, vonatkoztatási rendszer, pálya, út, elmozdulás. Elemi út, elemi elmozdulás. Sebességvektor, gyorsulásvektor. Időfüggő mennyiség átlaga, megváltozása, változási sebessége, átlagsebessége. Az idő szerinti differenciálás és integrálás grafikus bevezetése, szemléltetése: iránytangens, görbe alatti terület. Összeg, szorzat és hatvány differenciálása.
3. hét:
A helyvektor, a sebességvektor és a gyorsulásvektor iránya, nagysága. Descartes-koordinátarendszer. Simuló kör. A gyorsulás tangenciális és centripetális komponense. Egyenesvonalú mozgás, egyenletes mozgás. Síkbeli polárkoordináta-rendszer. Körmozgás, egyenletes körmozgás. A harmonikus rezgőmozgás mint a körmozgás vetülete.
4. hét:
Tömegpont dinamikájának alapjai
A mechanika axiómái. Inerciarendszer. A tömeg és a súly. Súlytalanság. Erő, erőtér. Erőtörvények: lineáris rugalmas erőtörvény, súrlódás, közegellenállás, földi nehézségi erőtér, általános tömegvonzás. Mozgásegyenlet. Kezdeti feltételek. Kényszerfeltételek, kényszererők: felület, kötél, csiga. Mozgó vonatkoztatási rendszerek: tehetetlenségi erők, transzlációs és centrifugális erő.
5. hét:
Kiterjedt testek modelljei: pontrendszer, kontinuum. Sűrűség, átlagsűrűség. Tömegközéppont. Külső és belső erők.
Impulzus és impulzusmomentum
Impulzus (lendület). Impulzustétel és alkalmazásai. Tömegközéppont tétele. Impulzus-megmaradási tétel. Rakéta elve. Vektor momentuma, vektoriális szorzat. Impulzusmomentum (perdület). Forgatónyomaték. Impulzusmomentum tétele és impulzusmomentum megmaradási tétele. Centrális erőtér.
6. hét:
Munka, teljesítmény, energia
Munka, teljesítmény. Kinetikus (mozgási) energia és a kinetikus energia tétele (munkatétel). Konzervatív erőtér, potenciális (helyzeti) energia. Skalártér, vektortér, szintfelületek, vektorvonalak, gradiens. A mechanikai energia megmaradásának tétele. A konzervatív erőtér által végzett munka tulajdonságai. Disszipatív erők, a mechanikai energia csökkenése.
7. hét:
Példák, alkalmazások
Mozgás homogén erőtérben: hajítások. Szabadesés súrlódással.
Bolygómozgás, Kepler törvényei. Kozmikus sebességek, műholdak, szinkron műhold.
Harmonikus rezgőmozgás, csillapított rezgés, gerjesztett rezgés, rezonancia.
8. hét:
Merev testek
Tehetetlenségi nyomaték és függése a vonatkoztatási tengelytől.
Transzláció, rotáció. Rögzített tengely körül forgó merev test. Analógia a haladó és a forgó mozgás között: ”szótár”.
Ingák: torziós inga, fizikai inga, fonálinga, síkinga, kúpinga.
Deformálható szilárd testek
Rugalmas testek. Egyszerű nyújtás, egyszerű nyírás, izotróp rugalmas testek anyagjellemzői. Szilárd testek feszültség-deformáció diagramja.
9. hét:
Folyadékok és gázok mechanikája
A fluidum fogalma, ideális és viszkózus fluidum. Inkompresszibilis fluidum. Fluidumok sztatikája, a nyomás helyfüggése nehézségi erőtérben: hidrosztatikai nyomás, barometrikus formula. Sztatikai felhajtóerő, Arkhimédesz törvénye, úszás.
Fluidumok áramlása
Áramvonalak. Leírás álló és együttmozgó rendszerben. Pontfüggvények és halmazfüggvények. Extenzív mennyiségek, sűrűség, fajlagos érték. Az általános mérlegegyenlet: áramerősség, áramsűrűség. Vektortér fluxusa. Konvektív áram. Kompresszibilitás.
10. hét:
Áramlási cső, áramfonal. A tömegmérleg áramlási csőben. A kinetikus energia tételének alkalmazása áramlási csőre. A Bernoulli-törvény és alkalmazásai.
Viszkozitás. Viszkózus folyadék áramlása hengeres csőben. Turbulencia. Közegellenállás, dinamikai felhajtóerő.
Termodinamika
Alapfogalmak: állapotváltozók, állapotegyenletek, szabadsági fok. Fázisszabály. Empirikus hőmérséklet. Hőtágulás. Kölcsönhatás, termikus folyamat, termikus egyensúly, körfolyamat. Nulladik főtétel. Hőmérséklet mérése.
11. hét:
Folyamatfüggvények: munka és hő. Térfogati munka. Belső energia. A termodinamika első főtétele. Hőkapacitás, fajhő. Az ideális gáz állapotegyenletei. Kvázisztatikus, reverzibilis és irreverzibilis folyamatok. Hőerőgép, hűtőgép, hőszivattyú. Hatásfok. A termodinamika második főtétele. Termodinamikai hőmérséklet. Entrópia. Az entrópia növekedésének tétele. Entrópiaprodukció. Exergia.
12. hét:
Extenzív és intenzív változók. Gibbs-reláció. Termodinamikai potenciálok: belső energia, szabad energia, entalpia, szabad entalpia.
Termodinamikai erők, áramok, lineáris vezetési törvények. Hőtranszport: vezetés, áramlás, sugárzás.
13. hét:
A statisztikus fizika alapjai
Fázistér, fázisfüggvény. Sokaságok, időátlag és sokaság fölötti átlag. Szórás. Mikroállapot és makroállapot. Makroállapot statisztikus súlya (termodinamikai valószínűség), Boltzmann-formula. Klasszikus ideális gáz: az ekvipartíció tétele, Boltzmann-faktor, Maxwell-Boltzmann sebességeloszlás. Betöltési szám. Bose-Einstein és Fermi-Dirac statisztika. Szupravezetés, szuperfolyékonyság.
14. hét:
A hőmérsékleti sugárzás
Az elektromágneses sugárzás spektruma. Emisszió, reflexió, abszorpció, transzmisszió. Fekete test. Kirchhoff törvénye. A fekete test sugárzásának főbb jellemzői: az eloszlás kvalitatív alakja, Stefan-Boltzmann-törvény, Wien-törvény. Sugárzásos hőátadás.



A laboratóriumi gyakorlat
egy szemeszter során 7 alkalommal, alkalmanként 2 órás gyakorlat formájában kerül megtartásra.
1. alkalom: Bevezető előadás: balesetvédelmi szabályok, a laboratóriumi gyakorlatokhoz szükséges alapismeretek. Metrológiai alapismeretek: méréssorozat kiértékelése.
2.–5. alkalom: Mérések. (A mérőcsoportok az egyes méréseket egymás után csinálják végig.)
•    Mechanika. Lineáris rugalmas erő, harmonikus rezgés, matematikai inga tanulmányozása.
•    Optika. Geometriai optika: lencsék, tükrök fókusztávolságának meghatározása. Prizma. Fizikai optika: fényelhajlás rácson, lézer hullámhosszának meghatározása. Polarizáció bemutatása.
•    Hőmérsékletmérés. Ellenálláshőmérő időállandójának, termoelem érzékenységének meghatározása.
•    Egyenáram. Soros és potenciometrikus áramkörszabályozás.
6-7. alkalom: Zárthelyi, pótzárthelyi.


Minimális követelmények a laborgyakorlatnál

A mérések elvárható gondosságú elvégzése, a jegyzőkönyvek elkészítése.
Minimális követelmény a labor zh anyagához:
•    metrológia: konfidencia-intervallum számítása;
•    mechanika: lineáris rugalmas erő képlete; harmonikus rezgés képlete, grafikonja, jellemzői; matematikai inga lengésideje;
•    optika: képalkotás lencsén, tükrön (szerkesztés és számolás); összefüggés a fény frekvenciája és hullámhossza között és változásuk más közegbe lépve;
•    hőmérsékletmérés: hőátadási törvény; hőmérők (higanyos hőmérő, termoelem, ellenálláshőmérő) mérési elve;
•    egyenáram: Ohm-törvény; soros-párhuzamos kapcsolás; műszerek használata; reális telep jellemzői.


VIZSGAINFORMÁCIÓK
A vizsga az F épület III. lépcsőházában az I.-II. emeleten lesz, ott, ahol a labor volt; gyülekező a lépcsőházban.
A vizsga kezdetekor mindenki kap 5
belépő kérdést. Ezekre 15 perc alatt kell írásban válaszolni (röviden, főleg képletekkel, a képletben szereplő mennyiségek megnevezésével). A szóbelire bocsájtás feltétele az, hogy legalább 3 válasz jó legyen.
Vizsgatételek: 2 tételt kell húzni, tetszőleges ideig lehet kidolgozni.
A felkészüléshez ajánlott:
elsősorban a saját előadásjegyzet, mert a vizsga anyaga az előadásokon elhangzott anyag;

egyéb ajánlott jegyzetek és tankönyvek;
a fakultatív zárthelyik elméleti kérdései.

Konzultáció kérése



Emelt szintű képzés

Az emelt szintű vizsgához a felkészülést az interneten közzétett anyag, illetve konzultáció segíti.
Galilei transzformáció és a Galilei-féle relativitás.
Általános koordináták, koordinátatranszformációk.
Tehetetlenségi erők levezetése síkmozgásnál, síkbeli polárkoordinátarendszerben.
A rakéta mozgásegyenlete.
Szubsztanciális mérlegegyenlet.
Makroállapotok statisztikus súlyának kiszámítása a három (MB, BE, FD) statisztikában.
Szupravezetés, szuperfolyékonyság.