Chemia – 30 h
Podstawowe pojęcia i prawa chemii. Budowa atomu, konfiguracja elektronowa. Układ okresowy a właściwości pierwiastków. Elementy chemii kwantowej, budowa cząsteczki. Wiązania chemiczne. Reakcje chemiczne – podstawowe rodzaje. Stany materii. Elementy termodynamiki chemicznej. Roztwory. Równowaga chemiczna. Klasyfikacja, budowa, właściwości, reaktywność i zastosowania związków nieorganicznych i kompleksowych. Klasyfikacja, budowa, właściwości, reaktywność i zastosowania związków organicznych. Oznaczalność i wykrywalność pierwiastków oraz substancji chemicznych. Nazewnictwo związków chemicznych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
posługiwania się podstawową wiedzą chemiczną; wykorzystywania wiedzy chemicznej w technice i technologii.
Matematyka – 150 h
Algebra – Układy równań liniowych. Macierze. Wyznaczniki. Wybrane struktury algebraiczne – grupy, pierścienie, ciała. Przestrzenie liniowe rzeczywiste i zespolone. Odwzorowania liniowe i ich własności. Zagadnienie wartości własnych. Formy liniowe, biliniowe i hermitowskie. Przestrzenie z iloczynem skalarnym. Przestrzenie unitarne. Analiza matematyczna – Indukcja matematyczna. Rachunek zbiorów. Odwzorowania i ich własności. Elementy topologii w przestrzeniach metrycznych. Ciągi liczbowe. Granica i ciągłość funkcji. Rachunek różniczkowy funkcji jednej zmiennej i funkcji wielu zmiennych. Całka nieoznaczona i całka oznaczona funkcji jednej zmiennej. Zastosowania rachunku całkowego. Szeregi liczbowe. Ciągi i szeregi funkcyjne. Równania różniczkowe zwyczajne i cząstkowe w zakresie niezbędnym dla mechaniki punktów i pól. Zagadnienia graniczne – początkowe, brzegowe. Szeregi i całki Fouriera. Elementy teorii przestrzeni Hilberta. Elementy analizy wektorowej. Funkcje zespolone.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
biegłego posługiwania się aparatem matematycznym i metodami matematycznymi w opisie i modelowaniu zjawisk i procesów fizycznych.
Podstawy fizyki – 150 h
Mechanika – Podstawowe wielkości fizyczne – ich pomiar. Międzynarodowy układ jednostek SI. Wektory i wielkości wektorowe w fizyce. Ruch prostoliniowy. Ruch w dwóch i trzech wymiarach. Siła i ruch. Zasady dynamiki Newtona. Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna i zachowanie energii. Zderzenia. Ruch obrotowy brył sztywnych. Statyka i dynamika płynów. Drgania mechaniczne i fale. Oddziaływanie grawitacyjne i pole grawitacyjne. Transformacja Lorentza. Elektryczność i magnetyzm – Ładunek elektryczny i pole elektryczne. Prawo Coulomba. Prawo Gaussa. Potencjał elektryczny. Dielektryk w polu elektrycznym. Kondensatory. Prąd elektryczny i prawa przepływu prądu. Obwody elektryczne. Pola magnetyczne. Prawo Ampera. Indukcja i indukcyjność. Drgania elektromagnetyczne i prąd zmienny. Równania Maxwella i fale elektromagnetyczne. Optyka – Fala świetlna na granicy dwóch ośrodków. Polaryzacja światła. Dyfrakcja i interferencja światła. Prędkość światła. Współczynnik załamania światła i jego dyspersja. Klasyczne i nieklasyczne źródła światła. Detektory optyczne.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia podstawowych zjawisk fizycznych w przyrodzie; opisu zjawisk fizycznych; formułowania problemu oraz wykorzystywania metodyki badań fizycznych (eksperymentalnych i teoretycznych) do jego rozwiązania.
Elektrotechnika i elektronika
Obwody elektryczne. Elementy RLC. Transformatory. Proste maszyny elektryczne. Elementy elektroniczne. Podstawowe układy elektroniczne – zasilacze klasyczne i impulsowe, wzmacniacze, generatory, układy logiczne, bloki funkcjonalne urządzeń cyfrowych, układy mikroprocesorowe. Struktura i budowa mikrokomputera. Rozwój systemów mikroprocesorowych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia podstawowych zagadnień z zakresu elektrotechniki i elektroniki; analizy i projektowania układów elektrycznych i elektronicznych.
Podstawy fizyki technicznej
Wybrane zagadnienia mechaniki i termodynamiki technicznej, optyki instrumentalnej, fizyki materiałów, fizyki środowiska oraz energetyki jądrowej i ochrony radiologicznej.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia roli fizyki w różnych obszarach techniki i technologii; wykorzystywania wiedzy fizycznej w technice i technologii.
Laboratorium fizyczne
Metody pomiarowe z zakresu fizyki klasycznej – z zastosowaniem technik elektronicznych i metod komputerowego wspomagania eksperymentu fizycznego. Planowanie pomiarów, budowa układów pomiarowych, wykonanie pomiarów, ocena niepewności pomiarów.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
wykonywania pomiarów fizycznych; rozumienia metodyki pomiarów fizycznych; analizy danych pomiarowych; prezentacji oraz interpretacji wyników pomiarów.
Grafika inżynierska
Podstawy rysunku aksonometrycznego. Sposoby zapisu konstrukcji. Zasady odwzorowania i wymiarowania, rzutowanie. Uproszczenia w zapisie postaci geometrycznej i zapisie układów wymiarów. Odczytywanie rysunków złożeniowych. Techniki komputerowe jako narzędzie wspomagające opracowanie graficzne dokumentacji technicznej i ofertowej. Wykorzystanie grafiki komputerowej w procesie tworzenia dokumentacji technicznej. Systemy CAD/CAM (Computer Aided Desing/Computer Aided Manufacturing).
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
zapisu konstrukcji oraz czytania dokumentacji technicznej; poprawnego wymiarowania; wykorzystywania grafiki komputerowej w trakcie tworzenia dokumentacji technicznej.
Metody matematyczne fizyki
Elementy rachunku prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej. Wybrane zagadnienia geometrii analitycznej. Elementy rachunku wariacyjnego. Elementy matematyki dyskretnej.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
wykorzystywania zaawansowanych metod matematycznych do rozwiązywania wybranych problemów z fizyki i techniki.
Laboratorium fizyczne – 90 h
Konstrukcje aparaturowe i zestawy pomiarowe z zakresu fizyki klasycznej i współczesnej. Komputerowe metody wspomagania eksperymentu. Zaawansowane metody analizy danych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
planowania złożonego eksperymentu fizycznego z uwzględnieniem różnorodnych metod pomiarowych; obsługi złożonych układów pomiarowych z wykorzystaniem narzędzi elektronicznych i informatycznych; precyzyjnego przeprowadzenia pomiarów i analizy danych.
Fizyka współczesna
Elementy teorii względności – układy odniesienia, prędkość światła, postulaty Einsteina, transformacja Lorentza i jej konsekwencje. Elementy mechaniki kwantowej – postulaty teorii kwantowej, własności falowe cząstek, zasada nieoznaczoności Heisenberga, formalizm mechaniki kwantowej, równanie Schrödingera, funkcja falowa, liczby kwantowe, hamiltonian, kwantowa teoria atomu, układ okresowy pierwiastków.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia podstawowych zagadnień z zakresu fizyki współczesnej; posługiwania się formalizmem fizyki współczesnej.
Fizyka fazy skondensowanej
Stany skupienia. Podstawy krystalografii. Symetria i własności termiczne sieci krystalicznej. Przemiany fazowe. Dielektryki. Magnetyki. Metale. Półprzewodniki. Nadprzewodnictwo. Nadciekłość. Fizyka powierzchni i międzypowierzchni. Metody doświadczalne fizyki fazy skondensowanej.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia procesów fizycznych zachodzących w ciele stałym; ścisłego opisu zjawisk fizycznych dokonujących się w ciele stałym; stosowania technik badawczych w zakresie fizyki faz skondensowanych.
Metody numeryczne
Błędy numeryczne. Precyzja obliczeń. Przybliżenia w obliczeniach numerycznych. Niestabilność numeryczna. Metody rozwiązywania równań nieliniowych i układów równań nieliniowych. Metody algebry liniowej – podstawowe działania na macierzach. Układy równań liniowych. Wartości i wektory własne. Numeryczne różniczkowanie i całkowanie. Optymalizacja – metoda złotego podziału (Newtona), sympleks. Aproksymacja i interpolacja – wielomianowa, bazy Lagrange’a, Newtona. Analiza Fouriera – szeregi Fouriera, dyskretna transformata Fouriera, szybka transformata Fouriera. Rozwiązywanie równania różniczkowych. MATLAB dla obliczeń numerycznych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
stosowania nowoczesnych metod algorytmicznych w obliczeniach numerycznych w fizyce i technice.
