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
Mérések anyaga - a
mérésleírást hozni kell a laborgyakorlatra! (a bevezetőket nem fontos, de az
elvégzendő feladatok leírását mindenképpen)
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):
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.