Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Wprowadzenie do fal grawitacyjnych

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0800-WFGRAW Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0533) Fizyka
Nazwa przedmiotu: Wprowadzenie do fal grawitacyjnych
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy: Fizyka s2. Przedmioty specjalistyczne do wyboru
Przedmioty z fizyki do wyboru dla Astronomii s2
Strona przedmiotu: http://www.fizyka.umk.pl/~jacekj/Fale%20grawitacyjne.htm
Punkty ECTS i inne: 2.00 LUB 3.00 (zmienne w czasie)
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

Znajomość analizy matematycznej, algebry liniowej, fizyki ogólnej w zakresie podstawowych kursów. Pomocna będzie też znajomość podstaw geometrii różniczkowej i mechaniki klasycznej w zakresie kursów oferowanych na studiach I stopnia oraz znajomość elektrodynamiki oraz teorii względności.

Rodzaj przedmiotu:

przedmiot fakultatywny

Całkowity nakład pracy studenta:

Nakład pracy:

godziny kontaktowe (30 godz.) w tym

18 godz. wykładu

10 godz. ćwiczeń

2 godz. egzamin


praca własna studenta (45 godz.)

przygotowanie do zajęć 25 godz.

przygotowanie do egzaminu 20 godz.

RAZEM 75 godz. (3 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza:

W_01: posiada wiedzę dotyczącą historii odkrycia i badań fal grawitacyjnych oraz trudności związanych z ich detekcją

W_02: zna podstawy matematyczne opisu falowego w ramach Ogólnej Teorii Względności

W_03: zna konsekwencje rozwiązań równania falowego w ramach przybliżenia newtonowskiego

W_04: zna podstawowe relacje opisujące własności fal grawitacyjnych

W_05: zna podstawy teoretyczne na jakich opiera się detekcja i analiza sygnału grawitacyjnego


Powyższe efekty kształcenia wpisują się w następujące efekty kierunkowe:

K_W01, K_W02, K_W04, K_W06 dla fizyki s2

K_W01, K_W02, K_W05 dla astronomii s2


Efekty uczenia się - umiejętności:

U_01: potrafi analizować własności fal grawitacyjnych pochodzących od prostych, modelowych źródeł

U_02: umie wyjaśnić i analizować podstawowe cechy sygnału grawitacyjnego



Powyższe efekty kształcenia wpisują się w następujące efekty kierunkowe:

K_U01, K_U05, K_U09 dla fizyki s2

K_U04 dla astronomii s2

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K_01: ma wiedzę pozwalającą dyskutować zagadnienia związane z historią i badaniami fal grawitacyjnych

K_02: ma świadomość nieustannego rozwoju tej tematyki i konieczności dalszego kształcenia się

K_K01 dla fizyki s2

K_K01, K_K06 dla astronomii s2

Metody dydaktyczne:

wykład konwencjonalny uzupełniony ćwiczeniami rachunkowymi

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące:

- ćwiczeniowa

Skrócony opis:

Zajęcia zawierają wprowadzenie do fizyki i matematyczne podstawy opisu fal grawitacyjnych. Przedstawiona będzie krótko historia odkrycia, badań i detekcji tych fal, formalizm matematyczny ich opisu oraz modelowanie najprostszych źródeł fal grawitacyjnych. Poruszony zostanie temat budowy i zasady działania detektorów fal grawitacyjnych oraz najprostszej analizy sygnału grawitacyjnego z detektorów i informacji, jaką można na tej podstawie uzyskać.

Pełny opis:

Plan wykładu obejmuje

1. Wprowadzenie i historia odkrycia, badań i detekcji fal grawitacyjnych.

2. Oddziaływanie fali grawitacyjnej na materię (przyspieszenie pływowe).

3. Moc promieniowania grawitacyjnego.

4. Promieniowanie grawitacyjne od układu podwójnego

5. Detekcja promieniowania grawitacyjnego i ocena szumów

(detektory rezonansowe i interferometryczne, wpływ przechodzącej fali grawitacyjnej na interferometr, projekty LIGO, Virgo, LISA).

Ćwiczenia obejmują:

1. Podstawy opisu falowego (równanie falowe w czasoprzestrzeni, rozwiązania równania falowego ze źródłem, cechowanie potencjałów).

2. Własności rozwiązań równania falowego w przybliżeniu słabego pola grawitacyjnego

(granica newtonowska i post-newtonowska pełnego równania OTW, rozwiązania w cechowaniu TT)

3. Wyznaczanie mocy promieniowania grawitacyjnego dla modelowych źródeł

(obracająca się niejednorodna elipsa, układ podwójny masywnych obiektów)

4. Promieniowanie grawitacyjne od układu podwójnego (zmiana parametrów orbity, ewolucja aż do zderzenia się obiektów, ewolucja amplitudy i fazy fali grawitacyjnej)

Literatura:

Literatura:

1. Jayant Narlikar, An Introduction to Relativity, Cambridge Univ. Press.

2. S. Weinberg, Gravitation and Cosmology. Principles and Applications of the General Theory of Relativity, Wiley & Sons.

3. Jolien D. E. Creighton and Warren G. Anderson, Gravitational-Wave Physics and Astronomy. An Introduction to Theory, Experiment

and Data Analysis, Wiley.

4. Michele Maggiore, Gravitational Waves. Theory and Experiments, Oxford Univ. Press.

5. B.,F. Schutz, Wstęp do ogólnej teorii względności, Wydawnictwo Naukowe PWN.

6. J. Foster, J.,D. Nightingale, Ogólna teoria względności, Wydawnictwo Naukowe PWN.

7. L.,D. Landau, J.,M. Lifszic, Teoria pola, Wydawnictwo Naukowe PWN.

8. M. Demiański, Astrofizyka relatywistyczna, Biblioteka Fizyki, Wydawnictwo Naukowe PWN

Metody i kryteria oceniania:

Egzamin pisemny sprawdzający efekty K_W01, K_W02, K_U01 K_U05 + egzamin ustny weryfikujący K_W04, K_W06, K_U09 oraz

K_K01

Praktyki zawodowe:

nie są wymagane

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2017/18" (zakończony)

Okres: 2018-02-26 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 10 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jacek Jurkowski
Prowadzący grup: Jacek Jurkowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2018/19" (zakończony)

Okres: 2019-02-25 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 10 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jacek Jurkowski
Prowadzący grup: Meqdad Hassani, Jacek Jurkowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2019/20" (zakończony)

Okres: 2020-02-29 - 2020-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 10 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jacek Jurkowski
Prowadzący grup: Jacek Jurkowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2020/21" (zakończony)

Okres: 2021-02-22 - 2021-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 10 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jacek Jurkowski
Prowadzący grup: Jacek Jurkowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Uwagi:

Przedmiot z uwagi na zagrożenie epidemiologiczne był realizowany w sposób zdalny synchroniczny.

Materiały w postaci prezentacji do wykładu, listy z pytaniami kontrolnymi zostały zamieszczone na platformie MSTeams (kurs Wprowadzenie do fal grawitacyjnych)

Wszystkie zajęcia odbywały się zgodnie z planem na platformie MSTeams.

Egzamin ustny, przy włączonej kamerze i z wykorzystaniem tabletów graficznych studentów w celu zapisywania równań, został przeprowadzony z wykorzystaniem platformy MSTeams.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2021/22" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2022-02-21 - 2022-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 10 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jacek Jurkowski
Prowadzący grup: Jacek Jurkowski, Mateusz Narożnik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.