Anda ülevaade elus ja eluta looduse toimimisest ja keskkonnakaitsest lihtsastimõistetavas vormis ning õpetada rakendama füüsikateadmisi igapäevaolukordades, sh keskkonnateadlike lahenduste leidmiseks. Kursuses keskendutakse teooriate sisulisele küljele ja kasutatakse matemaatilist formalismi nii vähe kui võimalik. Õpitava materjali sügavamaks omandamiseks viiakse loengutes läbi demonstratsioonkatseid.

To give a systematic overview of the fundamentals of natural sciences in an easily understandable form, to develop skills of using the teachings of natural sciences in everyday life, including for finding environmentally friendly solutions. The course focuses on the basic ideas, mathematical calculations are kept as simple and short as possible. Theoretical material is illustrated by appropriate experimental demonstrations.

1. Üliõpilane saab aru elus ja eluta looduse toimimise põhilistest seadustest, teaduslikest mudelitest ja nende rakendatavuse piiridest.
2. Üliõpilane tunneb säästva arengu ja keskkonnakaitse alaseid põhimõisteid, peamisi keskkonnaprobleeme, nende põhjuseid, tagajärgi ja ennetamise võimalusi ning oskab oma erialases tegevuses nendega arvestada.

1. Student understands the basic laws of nature, scientific models, and the applicability limits of these.
2. Student understands the main terms and concepts of sustainable development and environmental protection, as well as the main environmental problems. He/she also understands the causes, consequences, and prevention methods of main environmental problems and knows how to handle these problems in his/her professional activities.

Aeg ja ruum. Elementaarosakesed ja fundamentaalsed vastastikmõjud (gravitatsiooniline, elektromagnetiline, tugev ja nõrk vastastikmõju). Mõõtühikutesüsteemid ja fundamentaalkonstandid: SI ja Gaussi süsteemid, Planck’i skaala, antroopsusprintsiip.
Aine ehitus: tuumad, aatomid, molekulid, gaas, plasma, vedelik, tahkis. Universumi teke (Suur Pauk, paisumine) ja struktuur (planeedid, tähed, galaktikad, tumeaine jms). Sümmeetria ja jäävusseadused ning sümmeetria spontaanne rikkumine. Energia jäävus kui keskset rolli mängiv jäävusseadus.
Newtoni mehaanika. Elektromagnetism, alalis- ja vahelduvvool, elektrienergia tekitamine, akumuleerimine ja tarbimine . Keskkonnasäästlikud elektrilahendused kodumajapidamisse. Keskkonnasäästlik energeetika ja majanduse säästlik areng.
Kvantmehaanika alused, interpretatsioonid ja teadusfilosoofiline tähtsus; fotoefekt ja fotosüntees. Nanotehnoloogia säästliku arengu teenistuses ja nanotehnoloogia ökoloogilised ohud.
Soojusnähtused: soojusliikumine, temperatuur ja termodünaamika I ning II seadus. Entroopia ja selle kasv ning seos informatsiooniga. Adiabaatiline protsess, soojusmasin ja selle kasutegur, külmik ja soojuspump. Soojuskiirgus ja kasvuhoone efekt. Energiasäästlikud ehitusmaterjalid ja seadmed passiivmajas. Atmosfääriringlus kui soojusmasin; globaalne soojenemine.
Iseorganiseerumine mitte-tasakaalulistes süsteemides; elu teke. Elu keemilised alused sh nukleiinhapped ja valgud. Genoom, pärilikkus ja evolutsioon; geneetiline distants ja evolutsioonipuu. Iseorganiseerumine ühiskonnas ja majanduses: Pareto-Zipfi seadus ja mastaabivabad võrgustikud. Väärtpaberiturud, efektiivse turu hüpotees, uitliikumise mudel, korrelatsioonid ja aktsiaportfelli tasakaalustamine, juhumuutlikkus ja börsikrahhid.

Space and time. Elementary particles and fundamental interactions (gravitational, electromagnetic, strong, and weak). Metric systems of physical units: SI and Gaussian units, Planck’s scale, anthropic principle.
Structure of matter: nuclei, atoms, molecules, gas, plasma, liquids, solids. The beginning of Universe (Big Bang, expansion), and its structure (planets, stars, galaxies, dark matter, etc). Symmetries and conservation laws and spontaneous braking of symmetries. Energy conservation as the central conservation law.
Newtonian mechanics. Electromagnetism, DC and AC circuits, creation, accumulation and consumption of electrical energy. Environmentally friendly electric solutions for home. Environmentally friendly energetics and sustainable development of economy. Fundamentals of quantum mechanics, different interpretations and philosophical importance of quantum mechanics. Nanotechnology in the service of sustainable development and the ecological risks associated with nanotechnologies. Heat, thermal motion, temperature, 1st and 2nd laws of thermodynamics. Entropy, its growth and relevance in information theory. Adiabatic process, heat engine and its efficiency, fridge and heat pump. Heat radiation and greenhouse effect. Building materials and devices for passive houses. Atmospheric circulation as heat engine, global warming.
Self-organization in systems out of equilibrium; origin of life. Chemistry of life, incl. nucleic acids and proteins. Genome, heredity and evolution; genetic distance and evolutionary tree. Self-organization in society and economy: Pareto-Zipf’s law, scale-free networks. Securities, efficient-market hypothesis, the model of random walk, correlations and portfolio balancing, intermittency and market crashes.

Eksam - eristav hindamine

Exam

Ülesannete lahendamine. Õppekirjanduse lugemine.

Solving problems. Independent reading of the textbook of physics.

1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. Füüsika põhikursus: õpik kõrgkoolile. 1. köide. Tartu: Eesti Füüsika Selts, 2011.
2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. Füüsika põhikursus: õpik kõrgkoolile. 2. köide. Tartu: Eesti Füüsika Selts, 2012.

-