Podstawowe wielkości fizyczne dla układów makroskopowych i ich jednostki (SI) 1. Wstęp.

Prezentacja na temat: "Podstawowe wielkości fizyczne dla układów makroskopowych i ich jednostki (SI) 1. Wstęp."— Zapis prezentacji:

1 Podstawowe wielkości fizyczne dla układów makroskopowych i ich jednostki
(SI) 1. Wstęp

2 Istota fizyki Fizyka [jusiz - przyroda] badanie własności materii i zjawisk fizycznych. Zjawisko fizyczne - procesy przebiegające z udziałem materii nieożywionej i zmiany zachodzące w tej materii, nie prowadzące do zmian rodzaju substancji. Obserwacja - badanie zjawiska w warunkach naturalnych. Doświadczenie - badanie zjawiska w warunkach laboratoryjnych. Doświadczenia myślowe - omijamy kłopoty z doświadczeń rzeczywistych. 1. Wstęp

3 Istota fizyki Badanie zjawiska fizycznego.
I. Eksperyment - pomiar wielkości fizycznych. Wielkość fizyczna - cecha ciała (zjawiska), definiowalna i mierzalna. Pomiar wielkości fizycznej - porównanie danej wielkości z wielkością tego samego rodzaju przyjętą za jednostkę. Na wynik pomiaru mają wpływ: - precyzja przyrządów pomiarowych, - wybór techniki pomiarowej, - subiektywne oceny człowieka. 1. Wstęp

4 Istota fizyki II. Szukanie związków funkcjonalnych między wielkościami (formułowanie prawa fizycznego). Wykres - obraz graficzny prawa fizycznego. III. Objaśnienie przyczyn takiego przebiegu zjawiska. Przybliżony charakter praw fizycznych. Uniwersalność i niezmienniczość. 1. Wstęp

5 Wielkości fizyczne. Układ jednostek
Wielkości podstawowe – nie definiowane Wielkości pochodne - definicje oparte na zależnościach między nimi a wielkościami podstawowymi. Wymiar wielkości: gdzie: [a], [b], [c] wymiary wielkości podstawowych. Jeżeli k = 1, to układ jest spójny. Układ jednostek SI (fr. Systme International) - minimalny zestaw wielkości, za pomocą których można wyrazić wszystkie pozostałe wielkości fizyczne. 1. Wstęp

6 Wielkości uzupełniające
Wielkości podstawowe Długość Metr (m) Masa Kilogram (kg) Czas Sekunda (s) Natężenie prądu Amper (A) Temperatura termodynamiczna Kelvin (K) Ilość materii Mol Światłość Kandela (cd) Wielkości uzupełniające Kąt płaski Radian Kąt bryłowy Steradian 1. Wstęp

7 Oddziaływania fundamentalne
Oddziaływanie Źródło Względne natężenie Zasięg 1. Grawitacyjne masa ~10 -38 daleki 2. Słabe cząstki elementarne ~10 -15 bliski ~ m 3. Elektromagne tyczne ładunki elektryczne ~10 -2 4. Silne (jądrowe) hadrony 1 bliski ~ m 1. Wstęp

8 Fizyka i inne nauki przyrodnicze
Astrofizyka i kosmologia - skala Układu Słonecznego i Wszechświata Geologia, oceanografia, meteorologia - skala planety Biologia, biofizyka, biochemia - poziom organizmu i komórki Chemia - poziom atomu i cząsteczki 1. Wstęp

9 Fizyka i inne nauki przyrodnicze
Prawo stałych stosunków ilościowych - kształtowanie się teorii atomistycznej. Teoria kinetyczna gazów rozwinęła się w mechanikę statystyczną. Mechanika statystyczna - podstawy teorii kinetyki reakcji chemicznych. Termodynamika - energetyka reakcji chemicznych. Technika - ułatwienie życia codziennego (narzędzia, broń, transport itp.) i badań naukowych (przyrządy pomiarowe). Medycyna - rentgen, tomografia, bomba kobaltowa, laser. 1. Wstęp

10 Granice poznania w fizyce
Granice wyznaczone dokładnością przyrządów pomiarowych. Granice wyznaczone przez prawa przyrody. Fizyka relatywistyczna – ograniczenie prędkości. Mechanika kwantowa – ograniczenie wyboru wartości wielkości fizycznych (kwantowanie), nierozróżnialność obiektów mikroskopowych. Zasada nieoznaczoności – ograniczenie dokładności równoczesnego pomiaru par wielkości sprzężonych (położenie – pęd; energia – czas). 1. Wstęp

11 1. Wstęp

12 Ziemia widziana z Voyagera 1 z odległości 6,4 bilionów kilometrów
sagandot.html 1. Wstęp

13 Nowe jednostki odległości
1 rok świetlny = 1 ly = odległość jaką światło przebywa w ciągu 1 roku. 1 rok świetlny = 9.45 ·1012 km = 6.32x104 AU. 1. Wstęp

14 Odległość Słońce  Ziemia światło przebywa w czasie:
1 AU 1 jednostka astronomiczna = średnia odległość Ziemi od Słońca. Wartość liczbowa 1 AU=1.49 ·1011m. 1. Wstęp

15 3.08 ·1022 m 1 Mpc 3.08 ·1016 m 1 pc 9.46 ·1015 m 1 ly 1.49 ·1011 m 1 AU wartość w metrach jednostka 1 pc=1 parsec=3.08·1016 m=3.26 ly 1 Mpc = 106 parsec=3.08 ·1022 m = 3.26 ·106 ly 1. Wstęp

16 1. Wstęp

17 http://www. space. com/scienceastronomy/astronomy/cosmic_light_010808
10-42 s - Początek czasoprzestrzeni 10-4 s - Powstają nukleony i antynukleony. Anihilacja nukleonów i antynukleonów wywołuje emisję fotonów. Czasoprzestrzeń wypełnia materia i światło. 60 s - Powstają jądra helu. lat - Powstają atomy. Fotony „wyswobadzają się” - oddzielają się od materii. Czasoprzestrzeń staje się przeźroczysta dla światła. To światło – Obecnie fotony pochodzące z Wielkiego Wybuchu mają energię ~10-4 eV. Po raz pierwszy zostały one zaobserwowane przez Arno Penziasa i Roberta Wilsona w 1965 r. (Astr. Phys. J. 142 (1965) 419) 1. Wstęp

18 Czas Chronos – czas obiektywny, niezależny od nas, znany ze swej równomierności. Czas mierzony przez zegarki, czas eksperymentu fizycznego. 1. Wstęp

19 Tempus – czas odczuwany subiektywnie, czas psychologiczny, ten, którego pomiar odbywa się w naszym mózgu. Od 13 października 1967 roku, jego wzorzec, sekunda jest zdefiniowana następująco: Jedna sekunda to trwanie okresów fali elektromagnetycznej emitowanej lub absorbowanej przez atom cezu o liczbie masowej 133. 1. Wstęp

20 Ultrakrótkie impulsy laserowe – kilka attosekund
1 attosekunda Ultrakrótkie impulsy laserowe – kilka attosekund 1 femtosekunda (procesy biologiczne, chemia) Czas oddziaływania światła z siatkówką oka człowieka ~200 fs. 1 pikosekunda Najszybsze tranzystory pracują w zakresie pikosekund. 1 nanosekunda Mikroprocesor wewnątrz współczesnego komputera w ciągu kilku nanosekund wykonuje podstawowe operacje np. dodawania dwóch liczb. 1. Wstęp

21 Czas trwania jednego uderzenia serca człowieka,
1 sekunda Czas trwania jednego uderzenia serca człowieka, oraz 1 sekunda = czas trwania 9 192 631 770 okresów promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez atom cezu. 1 minuta Światło przebiega odległość Słońce – Ziemia w ciągu 8. minut. 1 godzina Światło z Plutona (ostatniej planety w naszym układzie słonecznym) dociera do Ziemi w ciągu 5 godzin 20 minut. 1. Wstęp

22 Ziemia zwalnia ze względu na grawitacyjne oddziaływanie Księżyca.
1 dzień 1 obrót Ziemi trwa: 23 h 56’ 41”. Ziemia zwalnia ze względu na grawitacyjne oddziaływanie Księżyca. 1 rok Ziemia wykonuje 1 okres obiegu wokół Słońca i obraca się wokół osi 365,25 razy. ~1010 lat Wiek naszego Wszechświata 1. Wstęp

23 1. Wstęp

24 Masy podstawowych składników materii, v<<c:
1. Wstęp

25 Ziemia 5,97 · 1024 kg Jowisz 1,9 · 1027 kg Słońce 1,9 · 1030 kg
1. Wstęp