Metrologia

NASTAVNI PLANOVI IZ PREDMETA FIZIKA

NA OSTALIM ODSECIMA

F I Z I K A

(na odseku za biologiju)
Semestri: I i II

Fond časova: 2+2

1. Uvod.

Predmet, zadatak i podela fizike. Fizičke veličine i jedinice.

2. Kinematika materijalne tačke.

Jednačina kretanja materijalne tačke. Brzina i ubrzanje materijalne tačke.

3. Dinamika materijalne tačke.

Prvi, drugi i treći Newton-ov zakon. Sistem materijalnih tačaka. Zakon održanja impulsa. Kretanje centra mase.

4. Energija, rad i snaga.

Kinetička i potencijalna energija. Zakon održanja energije u mehanici. Neelastični i elastični sudar kugli.

5. Mehanika rotacionog kretanja.

Ugaona brzina i ugaono ubrzanje. Moment sile. Rad kod rotacionog kretanja. Moment inercije. Kinetička energija rotirajućeg tela. Osnovna jednačina dinamike rotacionog kretanja. Zakon održanja momenta impulsa.

6. Neinercijalni referentni sistemi.

Inercijalne sile. Gravitacija. Newton-ov zakon gravitacije. Princip rada centrifuge i njena primena u biologiji. Neka pitanja biomehanike.

7. Oscilatorno kretanje i talasi.

Harmonijske oscilacije. Kinetička i potencijalna energija oscilatornog kretanja. Slaganje harmonijskih oscilacija. Prigušene oscilacije. Prinudne oscilacije. Rezonanca. Longitudinalni i transverzalni talasi. Jednačina talasa. Doppler-ov efekat. Stojeći talasi.

8. Elementi akustike.

Priroda zvuka. Fizičke i fiziološke karakteristike zvuka. Fizičke osnove strukture govornog aparata i čula sluha čoveka. Apsorpcija i odbijanje zvučnih talasa. Ultrazvuk i njegova primena.

9. Elementi hidrostatike.

Pritisak u fluidima. Zemljina atmosfera i atmosferski pritisak. Potisak i Arhimedov zakon. Površinski napon. Pojave na granici tečnosti i čvrstih tela. Kapilarne pojave.

10. Elementi hidrodinamike.

Stacionarno strujanje fluida. Bernoulli-jeva jednačina. Unutrašnje trenje. Kretanje tela kroz viskoznu tecnost. Stokes-ov zakon. Metode za određivanje viskoznosti krvi.

11. Molekularna fizika.

Idealni gas. Jednačina stanja idealnog gasa. Osnovna jednačina molekularno-kinetičke teorije gasova. Raspodela molekula gasa po brzinama (Maxwell-ova raspodela). Broj sudara i srednja dužina slobodnog puta molekula.

12. Elementi termodinamike.

Rad i toplota. Rad gasa. Prvi princip termodinamike. Unutrašnja energija. Specifični toplotni kapacitet gasova. Primena prvog principa termodinamike na procese u idealnom gasu. Drugi princip termodinamike. Carnot-ov ciklus. Entropija. Statistički smisao entropije. Entropija bioloških sistema. Prenošenje toplote. Promena agregatnih stanja.

13. Elektrostatika.

Zakon održanja količine naelektrisanja. Coulomb-ov zakon. Električno polje. Napon i potencijal. Provodnici i izolatori i njihovo ponašanje u električnom polju. Kondenzatori. Energija električnog polja.

14. Električna struja.

Elektromotorna sila. Električni otpor provodnika. Ohm-ov zakon. Kirchoff-ova pravila. Toplotno dejstvo struje. Hemijsko dejstvo struje, elektroliti, zakoni elektrolize. Protok električne struje kroz žive organizme. Električna aktivnost srca.

15. Elektromagnetizam.

Magnetno polje. Magnetna indukcija. Amper-ov zakon. Bio-Savart-ov zakon. Magnetna interakcija provodnika kroz koje protiče struja. Kretanje naelektrisanih čestica u magnetnom polju. Lorentz-ova sila. Elektromagnetna indukcija. Faradey-Maxwell-ov zakon elektromagnetne indukcije. Lentz-ovo pravilo. Samoindukcija i uzajamna indukcija. Naizmenične struje. Energija magnetnog polja.

16. Elektromagnetni talasi.

Hertz-ovi ogledi. Osnovi talasne i korpuskularne teorije svetlosti. Elementi geometrijske optike. Interferencija i pollarizacija svetlosti.

17. Optički instrumenti.

Optički sistem oka i neke njegove osobine. Lupa i mikroskop. Optički sistem biološkog mikroskopa. Interferencijski mikroskop. Mikroskop sa faznim kontrastom. Elektronski mikroskop.

18. Emisija i apsorpcija svetlosti.

Zračenje crnog tela. Kvantovanje energije zračenja. Fotoefekat. Compton-ov efekt.

19. Bohr-ova teorija atoma.

Talasna svojstva materije. Schroodinger-ova jednačina. Princip neodređenosti. Spin. Periodni sistem elemenata. Atomski i molekularni spektri. Stimulisana emisija svetlosti. Laseri i njihova primena u biologiji.

20. Prirodna i veštačka radioaktivnost.

Zakon radioaktivnog raspada. Aktivnost, period poluraspada i srednji život. Detekcija i dozimetrija nuklearnog zračenja. Dejstvo zračenja na žive organizme. Korišćenje radioizotopa u biologiji.

21. Neke eksperimentalne fizičke metode, koje se koriste u savremenim biofizičkim istraživanjima (spektroskopske metode, difrakcione metode, rezonatne metode.

 
Vežbe: Laboratorijske.

Način polaganja ispita: Usmeno.
Uslov za polaganje ispita: Urađene laboratorijske vežbe.
 

Literatura:

1. P. Dimitrijević, Fizika, FZNR, 1999, Niš

2. J. Janić, I. Bikit, N. Cindro, Opšti kurs fizike I i II, Naučna knjiga, 1987, Beograd

3. S. Popov, Biofizika, Naučna knjiga, 1983, Beograd

4. D. Ristanović, J. Simonović, J. Vuković, R. Radovanović, Biofizika, Medicinska knjiga, 1986, Beograd-Zagreb.

5. S. Stanković, A. Kapor, J. Malešević, Biofizika, Novi Sad, 1986.

F I Z I K A

(na odseku za geografiju)
Semestri: I i II

Fond časova: 2+2

1.Uvodni deo.

Osnovne fizičke veličine i jedinice. Skalarne i vektorske veličine.

2. Kinematika.

Osnovni pojmovi: putanja, put, brzina i ubrzanje. Podela kretanja po obliku putanje: pravolinijsko kretanje-uniformno i jednako ubrzano; krivolinijsko, kružno kretanje-uniformno i jednako ubrzano. Kinematika krutog i deformabilnog tela.

3. Osnovni modeli.

Model materijalne tačke, slobodnog tela i inercijalnog sistema. Galilejev i Ajnštajnov princip relativnosti; Galilejeve i Lorencove transformacije; relativistička kontrakcija dužine i dilatacija vremena. Neinercijalni sistem.

4. Dinamika.

Njutnovi zakoni: zakon inercije, zakon sile i zakon akcije i reakcije. Dinamika rotacionog kretanja. Sile u referentnom sistemu koji ravnomerno rotira. Dinamika krutog i deformabilnog tela. Rotacija krutog tela oko fiksne tačke-žiroskop. Rad, snaga i energija. Zakoni održanja.

5. Gravitaciona interakcija.

Osnovne interakcije u prirodi. Njutnov zakon gravitacije. Gravitaciona sila i gravitaciono polje. Potencijal gravitacionog polja i potencijalna energija. Zemljina teža i težina tela. Keplerovi zakoni. Kosmičke brzine. Sunčev sistem.

6. Elastičnost.

Plastične i elastične deformacije. Hukov zakon.

7. Oscilacije i talasi.

Tipovi oscilatornog kretanja: periodično, kvazi-periodično i haotično. Oscilator i sistem spregnutih oscilatora. Osetljivost na početne uslove kod haotičnog kretanja-efekat leptira. Pojam harmonijskih, prigušenih i prinudnih oscilacija; rezonancija. Progresivni mehanički talasi u elestičnoj sredini. Ravan monohromatski talas. Transferzalni i longitudinalni talas. Stojeći talas i interferencija. Zvučni i seizmički talasi.

8. Termodinamika.

Unutrašnja energija i toplotno kretanje. Termodinamički pojmovi i procesi. Interakcija termodinamičkog sistema i osnovne termodinamičke veličine (temperatura, pritisak, entropija). Osnovni zakoni termodinamike.

9. Gasovi.

Model idealnog gasa. Jednačina stanja idealnog gasa. Gasni zakoni: Bojl-Mariotov, Gej-Lisakov, Šarlov i Avogardov zakon. Promena agregatnog stanja; isparavanje i ključanje. Trojna tačka vode. Realni gasovi: jednačina stanja. Spontani procesi u realnim gasovima: difuzija, provođenje toplote. Zemljina atmosfera.

10. Tečnosti.

Potisak-Arhimedov zakon. Površinski napon u tečnostima. Kapilarne pojave. Strujanje fluida (gasova i tečnosti). Viskoznost. Stoksov zakon. Zemljina hidrosfera.

11. Elektrodinamika tačkastih naelektrisanja.

Pojam naelektrisanja. Osnovni zakoni: zakon održanja naelektrisanja, Kulonov zakon i zakon superpozicije električnih polja. Električno polje: fluks polja, linije polja, rad, potencijal i energija. Magnetno polje: fluks polja, linije polja, superpozicija magnetnih polja. Električna struja tačkastih naelektrisanja; gustina i jačina struje. Lorencova sila i rad magnetnog polja. Amperov zakon.

12. Elektrodinamika materijalnih sredina.

Pojam kontinuuma naelektrisanja. Prostorna, površinska i linijska gustina naelektrisanja. Gausova teorema. Električni dipol; električni dipol u spoljašnjem električnom polju. Dielektrici, provodnici i poluprovodnici (sopstveni i primesni poluprovodnici; poluprovodnici n- i p- tipa ) . Elektroliti. Jonizovani gasovi. Magnetna svojstva materijalne sredine; pojam strujne konture i magnetnog momenta. Dijamagnetici, paramagnetici i feromagnetici. Atom u magnetnom polju.

13. Električna struja.

Jednosmerna i naizmenična struja. Elektromotorna sila, specifična provodnost i otpornost. Omov zakon za deo strujnog kola. Termoelement. Elektromagnetna indukcija i naizmenična struja. Samoindukcija.

14. Elektromagnetno polje.

Pomerajna i polarizaciona struja. Prostiranje elektromagnetnog polja. Elektromagnetni talas. Polarna svetlost.

15. Optika.

Geometrijska optika: osnovni zakoni; totalna refleksija; disperzija svetlosti. Optička sočiva. Talasna optika: Hajgensov princip; polarizovanost svetlosti; interferencija i difrakcija svetlosti. Kvantna optika: toplotno zračenje; zakoni zračenja crnog tela (Štefan -Bolcmanov i Vinov zakon pomeranja). Fotoelektrični efekat; fotoni-kvanti svetlosti; dualna priroda svetlosti; Komptonov efekat.

16. Osnove kvantne mehanike.

Difrakcija talasa materije. Frank-Hercovi ogledi. Relacije neodređenosti. De Broljeva hipoteza-princip dualnosti. Diskusija rešenja nekih prostijih problema kretanja; Šredingerova jednačina; kretanje slobodne čestice; čestica u potencijalnoj pravougaonoj jami; atom vodonika. Paulijev princip isključenja.

17. Elementi nuklerne fizike.

Atomsko jezgro: struktura; nukleoni-protoni i neutroni; pojam kvarkova. Energija veze i defekt mase. Prirodna radioaktivnost jezgra; alfa, beta i gama raspad jezgra. Zakon radioaktivnog raspada; aktivnost. Primena zakona radioaktivnosti u geologiji.

Literatura:

1. Lj. Ristovski, N. Burić, Fizika, JP Službeni list SRJ, Beograd, 2000.

2. J. Karamarković, Fizika (skripta), Građevinsko-arhitektonski fakultet u Nišu, 2002.

3. P. Dimitrijević, Fizika, Mehanika i osnove molekularne fizike i termodinamike, Fakultet zaštite na radu, Univerzitet u Nišu, Niš, 1999.

F I Z I K A

(na odseku za hemiju)
Semestri: I 4+2

II 2+2

Prvi deo
1. Kinematika materijalne tačke.

Osnovni pojmovi kinematike. Ravnomerno pravolinijsko kretanje. Neravnomerno kretanje. Jednako promenljivo kretanje. Slobodno padanje. Vertikalni hitac. Horizontalni hitac. Kosi hitac. Ravnomerno kružno kretanje. Neravnomerno kružno kretanje.

2. Dinamika materijalne tačke.

Sila i masa. Impuls. Prvi Njutnov zakon. Inercijalni sistemi. Galilejeve transformacije koordinata. Drugi Njutnov zakon. Impuls sile. Sile kod kružnog kretanja. Treći Njutnov zakon. Zakon održanja impulsa.

3. Gravitacija.

Njutnov zakon gravitacije. Određivanje gravitacione konstante. Određivanje mase Zemlje i Sunca. Gravitaciona i inercijalna masa. Gravitaciono polje. Gravitaciona potencijalna energija i potencijal.

4. Rad, snaga i energija.

Rad i snaga. Kinetička energija.Potencijalna energija. Zakon održanja energije. Sudari. Trenje.

5. Elementi teorije relativnosti.

Ekspeiment Majkelsona i Morlija. Ajnštajnovi postulati. Lorencove transformacije. Skraćenje dužine u pravcu kretanja. Produženje vremena. Rezultati relativističke dinamike.

6. Dinamika krutog tela.

Translatorno kretanje krutog tela. Moment sile u odnosu na stalnu osu. Moment inercije. Osnovna jednačina dinamike rotacionog kretanja. Moment impulsa. Zakon održanja momenta impulsa.

7. Elementi statike.

Ravnoteža krutog tela. Vrsta ravnoteže. Spreg sila.

8. Elastičnost čvrstog tela.

Elastična deformacija istezanja. Elastična deformacija smicanja.

9. Statika fluida.

Pritisak. Hidrostatički pritisak. Atmosferski pritisak. Potisak. Površinski napon. Oblik površine tečnosti. Kapilarne pojave.

10. Dinamika fluida.

Stacionarno strujanje fluida. Jednačina kontinuiteta. Bernulijeva jednačina za idealan fluid. Primena Bernulijeve jednačine. Viskoznost. Rejnoldsov broj. Laminarno i turbulentno strujanje. Bernulijeva jednačina za realne tečnosti. Proticanje realnog fluida kroz usku cev (Poazejev zakon). Otpor viskozne sredine. Stoksov zakon.

11. Oscilatorno kretanje.

Oscilovanje tela obešenog o elastičnu oprugu. Matematičko klatno. Slaganje oscilovanja. Prigušeno harmonijsko oscilovanje. Prinudno oscilovanje. Rezonancija.

12. Talasno kretanje

Prostiranje talasa u elastičnoj sredini. Jednačina progresivnog talasa. Brzina širenja poremećaja u elastičnoj sredini. Grupna i fazna brzina talasa. Energija talasa. Interferencija talasa. Odbijanje i prelamanje talasa.

13. Elementi akustike.

Osnovne karakteristike zvuka. Jačina zvuka. Rezonancija u akustici. Doplerov efekat. Ultrazvuk.

14. Temperatura i toplota.

Temperatura. Termometri. Toplota i specifični toplotni kapacitet. Širenje čvrstih tela pri zagrevanju. Širenje tečnih tela pri zagrevanju. Širenje gasova pri zagrevanju. Provođenje toplote. Toplotno zračenje.

15. Kinetička teorija gasova.

Atomsko – molekulski (molekularni) sastav supstance. Idealan gas. Gasni zakoni. Termička jednačina stanja idealnog gasa. Osnovna jednačina kinetičke teorije gasova (pritisak idealnog gasa). Unutrašnja energija idealnog gasa. Toplotni kapaciteti idealnog gasa. Meksvelov zakon raspodele brzina. Bolcmanova raspodela energije u gasu. Srednja dužina slobodnog puta molekula. Difuzija.

16. Osnove termodinamike.

Osnovni pojmovi termodinamike. Prvi princip termodinamike. Rad pri promeni stanja idealnog gasa (izotermni, izobarni, izohorni i adiabatski proces). Drugi princip termodinamike. Kružni procesi. Karnoov kružni proces. Klauzijus – Klapejronova jednačina. Klauzijusova nejednačina. Entropija. Statističko tumačenje entropije. Nernstova teorema.

17. Realni gasovi, tečna i čvrsta tela.

Realni gasovi. Van der Valsova jednačina. Unutrašnja energija realnog gasa. Džul – Tomsonov efekat. Eksperimentalne izoterme. Dijagram stanja. Trojna tačka. Promena agregatnog stanja. Toplota pretvaranja.

Drugi deo
18. Elektrostatičke pojave.

Naelektrisanje materije. Kulonov zakon. Električno polje u vakuumu. Polje dipola. Jednačina električnog polja u blizini ravnomerno naelektrisanog pravolinijskog provodnika. Jednačina električnog polja na osi ravnomerno naelektrisanog prstena. Električni fluks. Gausova teorema. Električno polje i raspored naelektrisanja na provodnicima. Električni potencijal i napon. Potencijal naelektrisanog sfernog provodnika i dipola. Prelaz naelektrisanja sa provodnika na provodnik. Provodnik u električnom polju. Određivanje elementarnog naelektrisanja (Milikenov ogled) Električni kapacitet. Dielektrici u električnom polju. Dipol u električnom polju. Kondenzatori. Kondenzatori. Vezivanje kondenzatora. Energija električnog polja.

19. Električne struje.

Osnovni pojmovi o električnoj struji. Jačina struje. Elektromotorna sila. Omov zakon. Električni otpor. Omov zakon za prosto električno kolo. Kirhofova pravila. Vezivanje izvora struje. Vezivanje otpora. Rad, snaga i toplotno delovanje jednosmerne struje. Kontaktni napon i termoelektrične pojave. Elektrolitička disocijacija i elektroliza. Faradejevi zakoni elektrolize. Provodljivost elektrolita. Provodljivost gasova i oblici pražnjenja u gasu. Pražnjenje pod sniženim pritiskom. Električna struja u visokom vakuumu.

20. Magnetne pojave.

Uzajamno delovanje provodnika sa električnom strujom. Amperov zakon. Magnetna indukcija, jačina magnetnog polja i magnetni fluks. Bio-Savar–Laplasov zakon. Delovanje magnetnog polja na provodnik sa strujom. Kretanje naelektrisane čestice u magnetnom polju. Lorencova sila. Merenje odnosa e/m kod elektrona. Maseni spektrograf. Magnetne osobine materije. Dija, para i feromagnetici. Paramagnetni magneti.

21. Elektromagnetna indukcija.

Faradejev zakon elektromagnetne indukcije. Međusobna indukcija i samoindukcija. Energija magnetnog polja. Dobijanje naizmenične struje. Efektivna i srednja vrednost naizmenične struje. Kolo sa termogenim otporom. Kolo sa induktivnim kalemom. Kolo sa kondenzatorom. Kolo sa rednom vezom R, L i C. Impedansa kola. Rad, snaga i toplotno delovanje naizmenične struje. Transformatori. Trofazna struja.

22. Električne oscilacije i elektromagnetni talasi.

Oscilatorno kolo. Električne oscilacije. Visokofrekventne struje. Teslin transformator. Elektromagnetno polje i elektromagnetni talasi.

23. Optika.

Osnovne osobine svetlosti. Zakoni odbijanja i prelamanja svetlosti. Prelamanje svetlosti kroz planparalelnu ploču. Prelamanje kroz prizmu. Totalna refleksija svetlosti. Disperzija svetlosti. Fotometrijske veličine i jedinice. Ravna i sferna ogledala. Sočiva. Lupa i mikroskop. Interferencija svetlosti. Frenelovi ogledi. Interferencija na tankim slojevima. Difrakcija svetlosti. Difrakciona rešetka. Polarizacija svetlosti (opis pojave i način polarizacije). Nikolova prizma. Polarimetri.

24. Fizičke pojave u mikrosvetu.

"Ultravioletna katastrofa" i Plankov zakon zračenja. Fotoelektrični efekat. Ajnštajnova formula. Atomski spektri i prvi modeli atoma. Borov model atoma. Talasna priroda materije (De Broljeva hipoteza). Principi i postulati kvantne mehanike. Šredingerova jednačina za stacionarna stanja. Kretanje slobodne čestice. Čestica u beskonačno dubokoj potencijalnoj jami. Prolaz čestice kroz potencijalnu barijeru. Harmonijski oscilator. Moment impulsa u kvantnoj mehanici. Magnetni moment elektrona. Zemanov efekat. Kvantni brojevi i Paulijev princip raspodele elektrona po kvantnim nivoima. Moment impulsa atoma. Atomski spektri. Struktura molekula i molekulski spektri. Luminescencija i stimulisana emisija atoma. Osnovne karakteristike atomskog jezgra. Radioaktivni raspad. Zakon radioaktivnog raspada. Nuklearne reakcije. Detekcija nuklearnog zračenja. Čestice i antičestice. Klasifikacija elementarnih čestica. Osnovne interakcije. Građa hadrona. Kvarkovi.

Laboratorijske vežbe: 2 časa. Ulazni i izlazni kolokvijum vezan za vežbe.
Uslov za polaganje ispita: Uredno pohađanje predavanja i vežbi; urađene laboratorijske vežbe; položeni kolokvijumi u laboratoriji.
Način polaganja ispita: Usmeno. Dozvoljena mogućnost polaganja ispita preko dva kolokvijuma – prvi i drugi deo gradiva.


Literatura:

1. J. Janić, I. Bikit, N. Cindro, "Fizika" – prvi deo, Novi Sad.

2. J. Janić, I. Bikit, N. Cindro, "Fizika" – drugi deo, Novi Sad.

3. N. V. Novaković, Lj. T. Stevanović, A. A. Maluckov, "Praktikum laboratorijskih vežbi iz fizike", Niš, 1999.