Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wprowadzenie do fizyki Mirosław Kozłowski rok akad. 2002/2003.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wprowadzenie do fizyki Mirosław Kozłowski rok akad. 2002/2003."— Zapis prezentacji:

1 Wprowadzenie do fizyki Mirosław Kozłowski rok akad. 2002/2003

2 Część piąta Siły centralne

3 Siły centralne3 Siły centralne Slajd podsumowania 5.1 Historia grawitacji 5.2 Definicja siły centralnej 5.3 Ruch płaski pod wpływem siły centralnej 5.4 Ruch punktu materialnego w polu sił centralnych 5.5 Wnioski 5.6 Prawa Keplera (orbity kołowe) 5.7 Nowe układy planetarne 5.8 Zasada antropiczna Koniec pokazu

4 4 Linki do stron WWW Hyper Physics Astronomy Picture of the Day Space Photos and Images

5 5 Ziemia widziana z Voyagera 1 z odległości 6,4 bilionów kilometrów sagandot.html

6 6 The Earth-Moon System Credit:NEAR Spacecraft Team, JHUAPL, NASA

7 7 Earth at Night Credit: C. Mayhew & R. Simmon (NASA/GSFC), NOAA/NGDC, DMSP Digital Archive

8 8 Welcome to Planet Earth Credit: Apollo 17 Crew, NASA

9 Siły centralne9 5.1 Historia grawitacji Johannes Kepler ( ) Harmonia Światów Kwadraty okresów obiegów planet są proporcjonalne do sześcianów promieni orbit. Robert Hooke ( ) Siły, dzięki którym istnieje Układ Słoneczny, a więc siły utrzymujące planety wokół Słońca oraz Księżyc wokół Ziemi to są te same siły, dzięki którym jabłko spada z jabłoni.

10 Siły centralne10 Isaak Newton ( ) Mathematical Principles of Natural Philosophy 1. Zasady dynamiki 2. Grawitacja: Ruch w polu grawitacyjnym - elipsa (okrąg), parabola, hiperbola.

11 Siły centralne11 Ruch jednostajny po okręgu:

12 Siły centralne12 Prawo Keplera (obserwacja!)

13 Siły centralne Definicja siły centralnej 5.3 Ruch płaski pod wpływem siły centralnej a. Moment pędu

14 Siły centralne14 b. Dla sił centralnych: Mamy bowiem:

15 Siły centralne15

16 Siły centralne16 Wiemy jednak, że

17 Siły centralne17 Dla sił centralnych:

18 Siły centralne Ruch punktu materialnego w polu sił centralnych. Otrzymujemy dwa równania: opisujące ruch punktu materialnego w polu sił centralnych.

19 Siły centralne19 Równanie pierwsze Wprowadzamy nową zmienną r=1/u i równanie otrzymujemy w postaci: (*)

20 Siły centralne Wnioski a. Równanie ( ) jest podstawowym równaniem ruchu opisującym ruch punktu materialnego o masie m w polu sił centralnych F(r) F(1/u). b. Równanie ( ) jest słuszne dla dowolnej funkcji F(r)=F(1/u). Na przykład:

21 Siły centralne21 W zmiennej u Makroskopowy Wszechświat można opisać uwzględniając tylko dwa rodzaje sił: grawitacja – prawo Newtona elektromagnetyzm – prawo Coulomba, siła Lorentza.

22 Siły centralne22 Oba rodzaje sił mają tę samą zależność od r, (u): DLACZEGO?

23 Siły centralne23 () Dla sił typu F=Ku 2 otrzymujemy równanie ( ) w postaci: czyli

24 Siły centralne24 m Rozwiązania równania znamy:

25 Siły centralne25 W zależności od wartości stałych W oraz A:

26 Siły centralne Prawa Keplera (orbity kołowe) Prędkość polowa:

27 Siły centralne27

28 Siły centralne28 Wniosek 1. Prędkość polowa jest stała. 2. T 2 /r 3 = stałe.

29 Siły centralne Nowe układy planetarne 1. Rozwiązanie równania Newtona w polu potencjału sił centralnych V(r)

30 Siły centralne30 p = parametr krzywej stożkowej, = mimośród.

31 Siły centralne31 a. Definicja krzywej stożkowej ognisko d1d1 d2d2 P r Krzywa stożkowa: zbiór punktów dla których stosunek: odległość do ogniska / odległość do prostej jest stały i równy = mimośród.

32 Siły centralne32 b. Prędkość radialna na krzywej stożkowej

33 Siły centralne33 Prawo zachowania momentu pędu

34 Siły centralne34 2. Zagadnienie dwóch ciał a. środek masy z y y z x x

35 Siły centralne35

36 Siły centralne36 Istnieje taki układ odniesienia, w którym Układ środka masy

37 Siły centralne37 określa położenie środka masy układu Wybieramy początek układu w

38 Siły centralne38 b. Zagadnienie dwóch ciał. Rozważmy dwa ciała oddziałujące na siebie za pomocą potencjału Całkowita energia układu dwóch ciał: (1)

39 Siły centralne39 Umieszczamy początek układu w środku masy dwóch ciał. Oznacza to, że

40 Siły centralne40

41 Siły centralne41 Stąd (2) nazywamy masą zredukowaną.

42 Siły centralne42 Wzór (2) opisuje energię całkowitą jednego ciała o masie poruszającego się w zewnętrznym potencjale V(r). m1m1 środek masy m2m2

43 Siły centralne43 Nowy układ planetarny 1 AU 1.5 · 10 8 km 50 lat świetlnych ~50 · km ~5 ·10 14 km Obserwator na Ziemi v v

44 Siły centralne44 Masy Słońca i niektórych planet Ziemia5,97 · kg Jowisz1,9 · kg Słońce1,9 · kg

45 Siły centralne45 Star Name M sin i (M jup ) Period (d) Semimajor Axis (AU) Eccen- tricity K (m/s) [Fe/H] 1 HD HD HD HD HD ***** 6HD HD HD Eight New Extrasolar Planets Masses and Orbital Characteristics

46 Siły centralne46

47 Siły centralne47

48 Siły centralne48 Author: Goeff Marcy (UC Berkeley) /hd46375rvw.jpg HD Radial Velocity

49 Siły centralne49 HD Orbit Goeff Marcy (UC Berkeley) hd46375orbitw.jpg

50 Siły centralne50 Nowy układ planetarny Wprawdzie proton i elektron poruszają się wokół wspólnego środka masy, ale praktyczne biorąc prędkość protonu jest równa zeru. To gwarantuje istnienie stabilnej struktury związków chemicznych m p e

51 Siły centralne Zasada antropiczna Rozpatrzmy własności fizyczne innego (od naszego Wszechświata) wszechświata, o n wymiarach przestrzennych w którym siła grawitacji i siła elektrostatyczna są opisywane za pomocą wzoru: (1) Energia potencjalna w innym wszechświecie ma postać: We wszechświecie z n=2 nie mogą istnieć struktury biologiczne.

52 Siły centralne52 Równanie Newtona w innym wszechświecie: (2) Podstawiamy wzór (1) do wzoru (2) i otrzymujemy: ( )

53 Siły centralne53 We Wszechświecie trójwymiarowym – naszym Wszechświecie (n = 3) równanie (2) ma następujące rodzaje orbit: parabola hiperbola orbity, które nie gwarantują powstania i podtrzymania życia. elipsa – orbita stabilna, która gwarantuje warunki do powstania i trwania życia.

54 Siły centralne54 W innym wszechświecie (n 3) równanie ( ) nie ma rozwiązania w postaci elipsy. Trajektorie punktów materialnych przyciąganych przez centrum siły (grawitacja, elektrodynamika) albo mijają centrum i oddalają się do nieskończoności albo spadają na centrum siły

55 Siły centralne55 Wszechświat musi być taki, aby dopuszczać powstanie w nim obserwatorów. B. Carter: Confrontation of cosmological theories with observations, M. Longair ed. Reidel Zasada antropiczna

56 Siły centralne56 Jedynym prawdziwie rzeczywistym wszechświatem jest ten, który jest postrzegany, toteż ten rzeczywisty wszechświat musi dostosować swoje właściwości do warunków niezbędnych do istnienia obserwatorów. P.C. Davies, The anthropic principle, Progres in Particle and Nuclear Physics, 10 (1983) 1, Postępy Fizyki 37 (1986) 214. Zasada antropiczna

57 57 Sir Izaak Newton zmienił obraz świata

58 58

59 59 Rodzina Jowisza Credit & Copyright: Galileo Project, Voyager Project, JPL, NASA

60 60 Płaszczyzna ekliptyki Płaszczyznę ekliptyki definiujemy jako płaszczyznę zawierającą orbitę Ziemi wokół Słońca. W tej płaszczyźnie zawarte są orbity większości planet (oprócz Neptuna). Na zdjęciu (od prawej) widzimy Księżyc oświetlony słabym promieniowaniem Ziemi oraz planety: Saturn, Mars, Merkury. Credit: The Clementine Project

61 61 Wschód Księżyca nad Ziemią Credit: STS-35 Crew, NASA

62 62 Saturn i jego księżyce

63 To jest ostatni slajd rozdziału Siły centralne. Możesz: przejść do Spisu treści i wybrać kolejny rozdział, wrócić do materiału tego rozdziału, zakończyć pokaz. Spis treści Koniec pokazu


Pobierz ppt "Wprowadzenie do fizyki Mirosław Kozłowski rok akad. 2002/2003."

Podobne prezentacje


Reklamy Google