Kísérleti fizika

A tantárgy angol neve: Experimental Physics

Adatlap utolsó módosítása: 2018. július 8.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Üzemmérnök-informatikus szak, BProf képzés     

Közös tantárgy     
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
TE15AX00 2 2/2/0/v 5  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Vigh Máté,
4. A tantárgy előadója
Név:Beosztás:Tanszék, Int.:
Dr. Bokor Nándoregyetemi docensFizika Tanszék
 Dr. Kugler Sándor
 egyetemi docens Elméleti Fizika Tanszék
 Dr. Márkus Ferenc egyetemi docens Fizika Tanszék
 Dr. Pipek János egyetemi docens Elméleti Fizika Tanszék
 Dr. Sarkadi Tamás tud. munkatárs Atomfizika Tanszék
5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Bevezető matematika B és Kalkulus témakörei (elsősorban: műveletek geometriai vektorokkal, differenciálszámítás, integrálszámítás)
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
Training.Code=("5N-A9") ÉS
TárgyEredmény( "BMETE90AX54" , "jegy" , _ ) >= 2 ÉS
TárgyEredmény("BMETE90AX55", "FELVETEL", _) > 0

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

7. A tantárgy célkitűzése A valós fizikai világ törvényszerűségeinek megismerése az informatikai eszközök használatához és az alkalmazási területek problémáinak megértéséhez szükséges alapszinten.
Témakörök: A mechanika, a hőtan, az optika és az elektromosság- és mágnességtan alapvető összefüggései.
Az elérendő tudásszintek témakörök szerinti bontásban:
  • Mechanika: előadáson bevezető részek (ismeret szint: a témakör fogalmainak felidézése, felsorolása, felületes bemutatása – K1), további részek (megértés szint: magyarázatok, összefüggések ismerete, esetek felismerése, besorolása – K2), gyakorlaton (alkalmazás szint: problémamegoldás ismeretek alkalmazásával, példák, feladatok önálló megoldása – K3)
  • Hőtan: előadáson (K1 és K2 szint), gyakorlaton (K3 szint)
  • Optika: előadáson (K1 és K2 szint), gyakorlaton (K3 szint)
  • Elektromosság és mágnesség: (K2 szint), gyakorlaton (K3 szint)

8. A tantárgy részletes tematikája

A tematikák azzal a feltételezéssel készültek, hogy félévenként egy alkalom tipikusan elmarad.

Az előadások tematikája:

Előadás
Előadás anyaga
 1.- Időtartamok (történelmi kezdetek [évek, holdhónap, napok, periodikus jelenségek, az inga], mértékegységek, rövid időtartamok, tört részek, hosszú időtartamok)
- Távolságok (történelemi kezdetek [mérföld, könyök, láb, inch és Zoll], mértékegységek, kis távolságok [baktériumok, vírusok, nanorészecskék, atomi méretek], nagy távolságok [égitestek, galaxisok])
- Az SI rendszer (prefixek, GHz, nm és társaik)
 2.- Koordinátarendszerek (dimenzió: 1D, 2D, 3D, a négydimenziós téridő, Descartes koordinátarendszer, a gömbi polár koordinátarendszer [földrajzi koordinátarendszer, hosszúság, szélesség], a GPS helymeghatározás elvei)
- Mozgások leírása (a helyvektor az idő függvényében, elmozdulás, sebesség, gyorsulás)
 3.- Mozgások leírása (folytatás: egyenes vonalú mozgás, körmozgás [centripetális gyorsulás])
- Kölcsönhatások (az erő, Newton III. törvénye, erőfajták [gravitációs erő, rugalmas erő, súrlódás, közegellenállás])
- Inercia rendszerek (Newton I. törvénye)
 4.- Inercia rendszerek (folytatás: Newton II. törvénye, a tömeg)
- Megmaradási tételek (munka, mozgási energia, munkatétel, konzervatív erőterek helyzeti energiája, a mechanikai energia megmaradása)
 5.- Megmaradási tételek (folytatás: lendület és perdület megmaradása, tömegközéppont, tehetetlenségi nyomaték, megmaradó mennyiségek, a tér és az idő szimmetriái)
- Kinetikus gázelmélet (molekulák mozgása)
 6.- Kinetikus gázelmélet (folytatás: nyomás és hőmérséklet, belső energia és a hőmérséklet, az ekvipartíció tétel, extenzív és intenzív mennyiségek)
- Rendezetlen mozgások (diffúzió)
 7.- Rendezetlen mozgások (folytatás: Brown mozgás)
- Az energia transzportja (hő közlés és belső energia, a termodinamika első főtétele, hővezetés)
- A geometriai optika alapjai (a fény terjedése határfelületen: visszaverődés és törés, a törésmutató)
 8.- A geometriai optika alapjai (folytatás: üvegszálas optikai kábel)
- Optikai leképezések (fókuszpont, homorú és domború tükrök, csillagászati távcsövek, lencsék)
 9.- Töltések (atomok, elektronok, ionok, töltések kölcsönhatása: a Coulomb erő, elektromos térerősség, a szuperpozíció elve, az elektromos erőtér helyzeti energiája)
 10.- Töltések (folytatás: potenciál, feszültség, a kondenzátor, a kondenzátorban tárolt energia)
- Mozgó töltések (áram, áramerősség, áramsűrűség, az áramvezetés mikroszkopikus modellje: energia veszteség, ellenállás, az Ohm „törvény”)
 11.- Mozgó töltések (folytatás: az áram munkája, leadott teljesítmény, hőtermelés)
- Az áram és a mágneses tér (a mágneses kölcsönhatás, a Lorentz erő, mágneses indukcióvektor, egyenes vezető mágneses tere, az Ampere törvény)
 12.- Az áram és a mágneses tér (folytatás: tekercsek, a tekercs mágneses tere, az elektromágneses indukció jelensége, a Faraday törvény)
 13.- Az áram és a mágneses tér (folytatás: transzformátor, önindukciós együttható, a tekercsben tárolt energia)

Gyakorlat
A gyakorlatok anyaga az előadások anyagához csatlakozó feladatmegoldás.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás: Az elméleti anyag bemutatása részben táblára írva, részben kivetítő segítségével. Vizuális illusztrációk felhasználása. Amennyiben a terembeosztás lehetővé teszi, kísérletek bemutatása, ellenkező esetben kísérletek mozgófilmes levetítése.
Gyakorlat: A hallgatók interakciójával végzett közös feladatmegoldás.
10. Követelmények A szorgalmi időszakban:
A gyakorlatokon a hallgatók jelenlétét, aktivitását és tudását (szintfelmérő értékelés – miniteszt) ellenőrizzük, továbbá a szorgalmi időszakban két nagyzárthelyit (összegző értékelés) tartunk.
A nagyzárthelyik két részből állnak, „beugróból” és teszt jellegű faladatokból 100 perces munkaidővel.
A beugró a tananyag olyan alapvető ismeretét ellenőrzi, ami az elégséges szinthez feltétlenül elvárt. 10 kérdésre kérdésenként 0..2 pont kapható, összesen 20 pont érhető el.
A beugró kérdések és a helyes válaszok teljes készletét a félév elején a hallgatók rendelkezésére bocsátjuk.
A teszt jellegű feladatsor 40 állítást tartalmaz, amelyek igaz, vagy hamis voltát kell megjelölni. A helyes válasz 2 pont, hibás válasz -1 pont, a válasz hiánya 0 pont, így az elérhető maximális pontszám 80.
A nagyzárthelyi akkor sikeres, ha a hallgató a beugróból legalább 16 pontot, a teljes zárthelyire pedig az elérhető 100-ból legalább 40 pontot megszerzett.
A gyakorlatokon végzett munka értékelése három komponensből áll: jelenlét, aktivitás, tudásszint, az értékeléssel elérhető maximális pontszám 20.
A jelenlét értékelésére kapott pontszám: a gyakorlatok időtartamának 70% és 100% közötti tartományban 1 és 5 pont között arányosan elosztva.
Az aktivitást a gyakorlatvezetők gyakorlatonként 0 (passzív), 1 (átlagos), 2 (aktív) jelzéssel visszajelzik a hallgatóknak, és a félév végén összesítve legfeljebb 5 ponttal értékelik.
A tudásszintet a félév folyamán két alkalommal miniteszttel mérjük fel, amelyen alkalmanként legfeljebb 5 pont érhető el.
Az aláírás megszerzésének felétele:
Legalább egy zárthelyi elégséges szintű megírása, és 30%-ot meg nem haladó hiányzás a gyakorlatokról.
Megajánlott jegy
Megajánlott jegyet kaphat az a hallgató, aki mindkét zárthelyit legalább elégségesre megírja, részt vett a gyakorlatok legalább 70%-án, valamint a két zárthelyi átlagára és a gyakorlat értékelésére kapott pontszámának összege eléri az összpontszám (120 pont) 85%-át (102 pont, jeles), illetve 70%-át (84 pont, jó).
A vizsgaidőszakban:
Írásbeli (és opcionális szóbeli) vizsgarész teljesítése elégséges szinten az alábbiak szerint:
Az írásbeli vizsga lebonyolítása megegyezik a zárthelyik lebonyolításával (beugró és teszt).
A beugrón elérendő minimális pontszám 16, ez alatt a vizsga eredménye elégtelen.
Az osztályzat megállapításának módja:
A vizsga beugrójának legalább 16 pontos teljesítése esetén a vizsga összpontszámának és a gyakorlatokra kapott pontszámnak az összege, valamint az opcionális szóbeli vizsgarész eredménye határozza meg az osztályzatot az alábbiak szerint:
Az elérhető maximális pontszám 120.
pontszám < 48 (40%): elégtelen
48 ≤ pontszám < 66 (55%): elégséges
66 ≤ pontszám < 84 (70%): közepes
84 ≤ pontszám: a vizsgázó jogosult szóbeli vizsgára – ahol jó, vagy jeles osztályzatot is kaphat, de ronthat is – vagy elfogadhatja a közepes osztályzatot.
Az opcionális szóbeli vizsga értékelése a hallgató addigi pontszámaitól függetlenül történik, eredménye bármilyen osztályzat lehet.

11. Pótlási lehetőségek A zárthelyikre külön pótlási alkalom nincs, mivel a kettő közül bármelyiken elérhető az aláíráshoz szükséges pontszám.
A mulasztott gyakorlatok pótlására nincs lehetőség.
12. Konzultációs lehetőségek Vizsgák előtt, megbeszélt időpontokban.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
  • R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands: Mai fizika sorozat, 1., 3., 4., 5., 6. kötetek, Műszaki Könyvkiadó, 1969
  • Vankó P.: Kísérleti fizika 1., Tankönyvtár, 2014
  • Dr. Budó Ágoston, Kísérleti fizika I. és II., Nemzeti Tankönyvkiadó Rt., 1997
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra 56
Készülés előadásokra 12
Készülés gyakorlatokra
 16
Felkészülés zárthelyire 16
Házi feladat elkészítése 0
Önálló tananyag feldolgozás 0
Vizsgafelkészülés 50
Összesen 150
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

 

 Név:Beosztás:
Tanszék, Int.:
 Dr. Pipek János
egyetemi docens
TTK Elméleti Fizika Tanszék