Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

FIZYKA i BIOFIZYKA Siły działające w przyrodzie, podstawowe prawa fizyki, mechanika prezentacja do wykładu 1. dr.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "FIZYKA i BIOFIZYKA Siły działające w przyrodzie, podstawowe prawa fizyki, mechanika prezentacja do wykładu 1. dr."— Zapis prezentacji:

1 FIZYKA i BIOFIZYKA Siły działające w przyrodzie, podstawowe prawa fizyki, mechanika prezentacja do wykładu 1. dr Dorota Wierzuchowska Instytut Fizyki, ul. Podchorążych 2 p.313, tel

2 FIZYKA Fizyka jest podstawą wszystkich nauk przyrodniczych. Jest nauką o właściwościach materii i o zjawiskach zachodzących w przyrodzie. Bada fundamentalne i uniwersalne właściwości materii, ogólne prawa, którym podlega przebieg wszelkich procesów. Fizyka jest podstawą wszystkich nauk przyrodniczych. Jest nauką o właściwościach materii i o zjawiskach zachodzących w przyrodzie. Bada fundamentalne i uniwersalne właściwości materii, ogólne prawa, którym podlega przebieg wszelkich procesów.

3 BIOFIZYKA Zjawiska fizyczne, które zachodzą w organizmach żywych, stanowią przedmiot biofizyki. Biofizyka może być traktowana jako fizyka stosowana w biologii. Prawa fizyki wyjaśniają wiele problemów o podstawowym znaczeniu dla biologii, rolnictwa i medycyny Zjawiska fizyczne, które zachodzą w organizmach żywych, stanowią przedmiot biofizyki. Biofizyka może być traktowana jako fizyka stosowana w biologii. Prawa fizyki wyjaśniają wiele problemów o podstawowym znaczeniu dla biologii, rolnictwa i medycyny

4 PODSTAWY BIOFIZYKI Celem przedmiotu jest: Celem przedmiotu jest: zapoznanie z podstawowymi zjawiskami i procesami fizycznymi zachodzącymi w organizmach żywych i w przyrodzie, zapoznanie z podstawowymi zjawiskami i procesami fizycznymi zachodzącymi w organizmach żywych i w przyrodzie, omówienie wybranych praw i zjawisk fizycznych mających podstawowe znaczenie dla wyjaśnienia niektórych procesów biologicznych, omówienie wybranych praw i zjawisk fizycznych mających podstawowe znaczenie dla wyjaśnienia niektórych procesów biologicznych, kształcenie umiejętności pomiaru podstawowych wielkości fizycznych. kształcenie umiejętności pomiaru podstawowych wielkości fizycznych.

5 Treść kursu: Podstawowe zjawiska i procesy fizyczne. Podstawy mechaniki klasycznej, grawitacja, elementy akustyki. Fale elektromagnetyczne, elementy optyki falowej i geometrycznej. Mikroskopia optyczna i elektronowa.

6 Prąd elektryczny, metody pomiaru wielkości elektrycznych, elektryczne i magnetyczne właściwości materii. Elementy fizyki jądrowej, promieniowanie jonizujące i jego oddziaływanie z materią. Magnetyczny rezonans jądrowy.

7 WYKŁADY -10 godzin ĆWICZENIA LABORATORYJNE – 10 godzin

8 Ćwiczenia laboratoryjne 1.Wyznaczanie gęstości cieczy za pomocą rurek Harryego i wagi hydrostatycznej. 2.Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą mikroskopu i metodą szpilek. 3.Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy, prawo Stokesa.

9 Literatura Przestalski S., Elementy fizyki, biofizyki i agrofizyki. Wyd. Uniwersytetu Wrocławskiego Pilawski A., Podstawy biofizyki. PZWL Wybrane zagadnienia z biofizyki. pod red. St. Miękisza, A. Hendricha. I Pracownia Fizyczna. pod red. Cz.Kajtocha, Wydawnictwo Naukowe AP, Kraków 2007 Dryński T., Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Szydłowski H., Pomiary fizyczne, podręcznik dla nauczycieli. Szydłowski H., Pracownia fizyczna. Zawadzki A., Hofmokl H., Laboratorium fizyczne.

10 Podstawę badań fizycznych stanowi pomiar wielkości fizycznych, polegający na porównaniu danej wielkości z inną wielkością tego samego rodzaju, przyjętą za jednostkę miary. Podstawę badań fizycznych stanowi pomiar wielkości fizycznych, polegający na porównaniu danej wielkości z inną wielkością tego samego rodzaju, przyjętą za jednostkę miary.

11 W obowiązującym międzynarodowym układzie jednostek miar SI przyjęto siedem wielkości podstawowych: W obowiązującym międzynarodowym układzie jednostek miar SI przyjęto siedem wielkości podstawowych: długość, masę, czas, natężenie prądu elektrycznego, temperaturę, ilość materii i światłość. długość, masę, czas, natężenie prądu elektrycznego, temperaturę, ilość materii i światłość.

12 JEDNOSTKI PODSTAWOWE wielkośćjednostkasymbol długośćmetrm masakilogramkg czassekundas natężenie prądu amperA temperaturakelwinK ilość materii molmol światłośćkandelacd

13 Jednostka długości - metr (m) Długość drogi przebytej w próżni przez światło w czasie Długość drogi przebytej w próżni przez światło w czasie 1/ s 1/ s Związane jest to z prędkością światła Związane jest to z prędkością światła w próżni, która wynosi w próżni, która wynosi c= km/s

14 Jednostka masy - kilogram (kg) Masa międzynarodowego wzorca tej jednostki, przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar w Sevres pod Paryżem. Masa międzynarodowego wzorca tej jednostki, przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar w Sevres pod Paryżem. W przybliżeniu masa 1dm 3 czystej wody w temperaturze około 1 o C równa jest 1kg. W przybliżeniu masa 1dm 3 czystej wody w temperaturze około 1 o C równa jest 1kg.

15 Jednostka czasu - sekunda (s) Czas trwania okresów promieniowania, odpowiadającego przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu 133 Cs. Czas trwania okresów promieniowania, odpowiadającego przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu 133 Cs.

16 Jednostka natężenia prądu elektrycznego - amper (A) Natężenie stałego prądu elektrycznego, który płynąc w dwóch równoległych, prostoliniowych i nieskończenie długich przewodnikach o znikomo małym przekroju okrągłym, umieszczonych w próżni w odległości 1m od siebie, wywołałby między tymi przewodami siłę 2x10 -7 N na każdy metr długości tych przewodników. Natężenie stałego prądu elektrycznego, który płynąc w dwóch równoległych, prostoliniowych i nieskończenie długich przewodnikach o znikomo małym przekroju okrągłym, umieszczonych w próżni w odległości 1m od siebie, wywołałby między tymi przewodami siłę 2x10 -7 N na każdy metr długości tych przewodników.

17 Jednostka temperatury - kelwin (K) 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody

18 Jednostka ilości (liczności) materii - mol (mol) Ilość materii układu zawierającego liczbę cząstek (cząsteczek, atomów, jonów i in.) równą liczbie atomów zawartych w masie 0,012 kg węgla 12 C. Ilość materii układu zawierającego liczbę cząstek (cząsteczek, atomów, jonów i in.) równą liczbie atomów zawartych w masie 0,012 kg węgla 12 C.

19 Jednostka światłości - kandela (cd) Świałość w kierunku prostopadłym do powierzchni ciała doskonale czarnego, promieniującego w temperaturze krzepnięcia platyny, pod ciśnieniem Pa (paskali) równej 2042,6 K, jeżeli pole powierzchni promieniującej jest równe (1/6) x10 -6 m 2. Świałość w kierunku prostopadłym do powierzchni ciała doskonale czarnego, promieniującego w temperaturze krzepnięcia platyny, pod ciśnieniem Pa (paskali) równej 2042,6 K, jeżeli pole powierzchni promieniującej jest równe (1/6) x10 -6 m 2.

20 Przedrostki dla jednostek podwielokrotnych mnożnikprzedrostekskrót decyd centyc milim mikro nanon pikop

21 Przedrostki dla jednostek wielokrotnych mnożnikprzedrostekskrót 10 1 dekada 10 2 hektoh 10 3 kilok 10 6 mega 10 9 gigaG teraT

22 Wielkości pochodne Wszystkie wielkości pochodne i ich jednostki określane są, na podstawie równań definicyjnych, bezpośrednio lub pośrednio za pomocą wielkości podstawowych. Wszystkie wielkości pochodne i ich jednostki określane są, na podstawie równań definicyjnych, bezpośrednio lub pośrednio za pomocą wielkości podstawowych. Na przykład wartość prędkości v w ruchu jednostajnym i prostoliniowym określona jest przyrostem drogi s w czasie t Na przykład wartość prędkości v w ruchu jednostajnym i prostoliniowym określona jest przyrostem drogi s w czasie tv=s/t jej wymiarem jest wiec długość podzielona przez czas, a jednostką m/s. jej wymiarem jest wiec długość podzielona przez czas, a jednostką m/s.

23 Pomiary wielkości fizycznych Rzeczywista wartość wielkości fizycznej nie jest znana, każdy pomiar obarczony jest niepewnością pomiarową, która świadczy o dokładności pomiaru. Rzeczywista wartość wielkości fizycznej nie jest znana, każdy pomiar obarczony jest niepewnością pomiarową, która świadczy o dokładności pomiaru. Wynikiem pomiaru jest zmierzona wartość (z podaniem jednostek) oraz przedział, w którym z określonym prawdopodobieństwem znajduje się wartość rzeczywista. Wynikiem pomiaru jest zmierzona wartość (z podaniem jednostek) oraz przedział, w którym z określonym prawdopodobieństwem znajduje się wartość rzeczywista.

24 Masa Masa – w fizyce jedna z najważniejszych wielkości fizycznych potocznie rozumiana jako ilość materii i energii zgromadzonej w ciele fizycznym. Masa – w fizyce jedna z najważniejszych wielkości fizycznych potocznie rozumiana jako ilość materii i energii zgromadzonej w ciele fizycznym. wielkości fizycznychmateriienergii wielkości fizycznychmateriienergii określa bezwładność (masa bezwładna) i oddziaływania grawitacyjne (masa grawitacyjna) ciał. określa bezwładność (masa bezwładna) i oddziaływania grawitacyjne (masa grawitacyjna) ciał.bezwładność

25 Siły działające w przyrodzie Siła jest to wielkość fizyczna, opisująca wzajemne oddziaływania ciał między sobą. Siłę poznajemy po skutkach jej działania. Siła może spowodować zmianę ruchu (pędu) ciała lub spowodować jego odkształcenie. Źródłem każdej siły rzeczywistej jest ciało materialne. Siła jest to wielkość fizyczna, opisująca wzajemne oddziaływania ciał między sobą. Siłę poznajemy po skutkach jej działania. Siła może spowodować zmianę ruchu (pędu) ciała lub spowodować jego odkształcenie. Źródłem każdej siły rzeczywistej jest ciało materialne.

26 Siła jest wielkością wektorową, miarą oddziaływań fizycznych między ciałami. Siła jest wielkością wektorową, miarą oddziaływań fizycznych między ciałami. A B A B Ma wartość F, punkt zaczepienia A, kierunek i zwrot. Ma wartość F, punkt zaczepienia A, kierunek i zwrot. Jednostką siły w układzie SI jest niuton N Jednostką siły w układzie SI jest niuton N 1N=(kg m)/s 2

27 DodawanieDodawanie i rozkładanie wektorów na składowe metodą równoległoboku rozkładanie Dodawanierozkładanie

28 Wszystkie znane oddziaływania można sprowadzić do czterech podstawowych (fundamentalnych). Wszystkie znane oddziaływania można sprowadzić do czterech podstawowych (fundamentalnych). Są to oddziaływania: grawitacyjne, elektromagnetyczne, Są to oddziaływania: grawitacyjne, elektromagnetyczne, słabe, słabe, silne (jądrowe). silne (jądrowe).

29 Oddziaływania grawitacyjne Wszystkie ciała materialne (masy) wzajemnie się przyciągają. Wszystkie ciała materialne (masy) wzajemnie się przyciągają. Siły grawitacyjne wiążą gwiazdy w galaktyki, Słońce i planety w Układ Słoneczny, utrzymują Ziemię jako całość. Siły grawitacji są najsłabsze ze wszystkich oddziaływań i są siłami długozasięgowymi. Opisane są przez prawo powszechnego ciążenia. Siły grawitacyjne wiążą gwiazdy w galaktyki, Słońce i planety w Układ Słoneczny, utrzymują Ziemię jako całość. Siły grawitacji są najsłabsze ze wszystkich oddziaływań i są siłami długozasięgowymi. Opisane są przez prawo powszechnego ciążenia.

30 Prawo powszechnego ciążenia Dwa punkty materialne o masach (grawitacyjnych) m i M przyciągają się wzajemnie siłą grawitacji F g wprost proporcjonalną do iloczynu mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości r między punktami. Dwa punkty materialne o masach (grawitacyjnych) m i M przyciągają się wzajemnie siłą grawitacji F g wprost proporcjonalną do iloczynu mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości r między punktami. G jest stałą grawitacji, Znak - wynika z faktu, że wektor F g ma zwrot przeciwny do wektora r (siła grawitacji jest zawsze siłą przyciągającą) G jest stałą grawitacji, Znak - wynika z faktu, że wektor F g ma zwrot przeciwny do wektora r (siła grawitacji jest zawsze siłą przyciągającą)

31 Oddziaływania elektromagnetyczne Są to oddziaływania między ładunkami znajdującymi się w spoczynku lub w ruchu. Ładunki różnoimienne przyciągają się, a jednoimienne odpychają się. Są to oddziaływania między ładunkami znajdującymi się w spoczynku lub w ruchu. Ładunki różnoimienne przyciągają się, a jednoimienne odpychają się. Siły elektromagnetyczne wiążą elektrony w atomach, atomy w cząsteczkach, cząsteczki w ciałach makroskopowych; odgrywają dominująca rolę w takich zjawiskach jak tarcie, spójność, sprężystość. Są siłami długozasięgowymi. Siły elektromagnetyczne wiążą elektrony w atomach, atomy w cząsteczkach, cząsteczki w ciałach makroskopowych; odgrywają dominująca rolę w takich zjawiskach jak tarcie, spójność, sprężystość. Są siłami długozasięgowymi.

32 Prawo Coulomba Dwa punktowe i nieruchome ładunki elektryczne q i Q działają na siebie siłą wprost proporcjonalną do iloczynu tych ładunków, a odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości r między nimi: Dwa punktowe i nieruchome ładunki elektryczne q i Q działają na siebie siłą wprost proporcjonalną do iloczynu tych ładunków, a odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości r między nimi: jest przenikalnością elektryczną próżni jest przenikalnością elektryczną próżni

33 Siła magnetyczna Na ładunek poruszający się względem innych poruszających się ładunków (np. prądu elektrycznego) działa (niezależnie od siły elektrycznej) siła prostopadła do jego prędkości. Na ładunek poruszający się względem innych poruszających się ładunków (np. prądu elektrycznego) działa (niezależnie od siły elektrycznej) siła prostopadła do jego prędkości. Wektor B jest to indukcja pola magnetycznego. Wektor B jest to indukcja pola magnetycznego.

34 Pochodzenia elektromagnetycznego są również: Pochodzenia elektromagnetycznego są również: Siły międzycząsteczkowe, van der Waalsa, cząsteczki przyciągają się na większych odległościach a odpychają na mniejszych od pewnej odległości odpowiadającej stanowi równowagi. Siły międzycząsteczkowe, van der Waalsa, cząsteczki przyciągają się na większych odległościach a odpychają na mniejszych od pewnej odległości odpowiadającej stanowi równowagi. Siły sprężystości, ciało powraca do pierwotnego kształtu po ustaniu działania siły, dla małych odkształceń jego wielkość jest wprost proporcjonalna do działajacej siły (prawo Hookea) Siły sprężystości, ciało powraca do pierwotnego kształtu po ustaniu działania siły, dla małych odkształceń jego wielkość jest wprost proporcjonalna do działajacej siły (prawo Hookea) Siły tarcia Siły tarcia

35 Oddziaływania słabe Są odpowiedzialne za rozpad jąder promieniotwórczych i za rozpad wielu cząstek elementarnych występujących w przyrodzie. Są odpowiedzialne za rozpad jąder promieniotwórczych i za rozpad wielu cząstek elementarnych występujących w przyrodzie. Oddziaływania krótkozasięgowe, na odległości rzędu m. Nie tworzą układów związanych. Oddziaływania krótkozasięgowe, na odległości rzędu m. Nie tworzą układów związanych.

36 Oddziaływania silne Wiążą ze sobą m. in. nukleony w jądrze atomowym. Oddziaływania o bardzo małym zasięgu działania, około m. Najsilniejsze ze wszystkich oddziaływań, większe o: Wiążą ze sobą m. in. nukleony w jądrze atomowym. Oddziaływania o bardzo małym zasięgu działania, około m. Najsilniejsze ze wszystkich oddziaływań, większe o: 2 rzędy wielkości od słabych, 2 rzędy wielkości od słabych, 5 rzędów od elektromagnetycznych, 5 rzędów od elektromagnetycznych, 40 rzędów od grawitacyjnych. 40 rzędów od grawitacyjnych.

37 Pola sił Siły, z którymi się spotykamy działają w określonej przestrzeni. Na ciało umieszczone w dowolnym punkcie tej przestrzeni działają określone siły. Obszar, w którym w każdym punkcie określona jest siła działająca na ciało, nazywamy polem sił. Każda cząstka wytwarza wokół siebie pole i poprzez to pole oddziałuje na inne cząstki. Masy wytwarzają wokół siebie pole grawitacyjne, a ładunki pola elektromagnetyczne. Siły, z którymi się spotykamy działają w określonej przestrzeni. Na ciało umieszczone w dowolnym punkcie tej przestrzeni działają określone siły. Obszar, w którym w każdym punkcie określona jest siła działająca na ciało, nazywamy polem sił. Każda cząstka wytwarza wokół siebie pole i poprzez to pole oddziałuje na inne cząstki. Masy wytwarzają wokół siebie pole grawitacyjne, a ładunki pola elektromagnetyczne.

38 Wpływ pola grawitacyjnego na organizmy żywe Równowaga organizmów w polu grawitacyjnym Równowaga organizmów w polu grawitacyjnym Geotropizm Geotropizm Grawimorfizm Grawimorfizm Wpływ nieważkości Wpływ nieważkości Wpływ przeciążeń Wpływ przeciążeń

39 Wpływ pola elektromagnetycznego na organizmy żywe efekty termiczne, nagrzewanie ciał, efekty termiczne, nagrzewanie ciał, przebieg procesów metabolicznych, przebieg procesów metabolicznych, orientacja w przestrzeni zwierząt np. ptaków, orientacja w przestrzeni zwierząt np. ptaków, wpływ na układ nerwowy i sercowo- naczyniowy, transport jonów przez błony komórkowe, wpływ na układ nerwowy i sercowo- naczyniowy, transport jonów przez błony komórkowe, zmiany czynnościowe i morfologiczne. zmiany czynnościowe i morfologiczne.

40 Prawa i zasady fizyki Zasada fizyki to powszechna i ogólna prawidłowość fizyczna stwierdzona doświadczalnie. Prawo fizyczne określa związek między wielkościami charakteryzującymi stan układu fizycznego lub przebieg określonego zjawiska fizycznego. W miarę możliwości prawa i zasady fizyki wyrażane są w postaci równań matematycznych np. prawa ruchu, zasady dynamiki, zasady termodynamiki, zasady zachowania. Zasada fizyki to powszechna i ogólna prawidłowość fizyczna stwierdzona doświadczalnie. Prawo fizyczne określa związek między wielkościami charakteryzującymi stan układu fizycznego lub przebieg określonego zjawiska fizycznego. W miarę możliwości prawa i zasady fizyki wyrażane są w postaci równań matematycznych np. prawa ruchu, zasady dynamiki, zasady termodynamiki, zasady zachowania.

41 Zasady dynamiki Newtona Pierwsza zasada dynamiki Jeżeli wypadkowa wszystkich sił działających na ciało jest równa zero, to przyspieszenie ciała jest równe zero. Jeżeli wypadkowa wszystkich sił działających na ciało jest równa zero, to przyspieszenie ciała jest równe zero.

42 Druga zasada dynamiki Przyspieszenie z jakim porusza się ciało jest wprost proporcjonalne do działającej siły wypadkowej. Przyspieszenie z jakim porusza się ciało jest wprost proporcjonalne do działającej siły wypadkowej. m - masa bezwładna m - masa bezwładna

43 Trzecia zasada dynamiki Jeżeli dwa ciała działają na siebie to siły oddziaływania są sobie równe, lecz przeciwnie skierowane (nie równoważą się, bo przyłożone są do różnych ciał). Jeżeli dwa ciała działają na siebie to siły oddziaływania są sobie równe, lecz przeciwnie skierowane (nie równoważą się, bo przyłożone są do różnych ciał).

44 Zasady zachowania Zasadami zachowania nazywamy prawa stwierdzające, że wartość jakiejś wielkości fizycznej w określonych warunkach, na przykład w układzie zamkniętym (odosobnionym, izolowanym), nie ulega zmianie w czasie. Zasadami zachowania nazywamy prawa stwierdzające, że wartość jakiejś wielkości fizycznej w określonych warunkach, na przykład w układzie zamkniętym (odosobnionym, izolowanym), nie ulega zmianie w czasie.

45 Układ jest izolowany mechanicznie, jeżeli nie działają na niego żadne siły zewnętrzne, tzn. nie może wymieniać energii z otoczeniem poprzez wykonanie pracy. Układ jest izolowany mechanicznie, jeżeli nie działają na niego żadne siły zewnętrzne, tzn. nie może wymieniać energii z otoczeniem poprzez wykonanie pracy. Układ izolowany adiabatycznie nie może wymieniać energii z otoczeniem drogą wymiany ciepła. Układ izolowany adiabatycznie nie może wymieniać energii z otoczeniem drogą wymiany ciepła. Układ zamknięty jest to układ, który jest równocześnie izolowany mechanicznie i adiabatycznie. Układ zamknięty jest to układ, który jest równocześnie izolowany mechanicznie i adiabatycznie.

46 Zasady zachowania w fizyce 1. Zasada zachowania energii 2. Zasada zachowania pędu 3. Zasada zachowania momentu pędu 4. Zasada zachowania ładunku i inne. i inne.

47 1.Zasada zachowania energii całkowitej. W układzie zamkniętym suma wszystkich rodzajów energii jest stała, chociaż jeden rodzaj energii może przechodzić w inny. Należy również uwzględnić energię związaną z masą spoczynkową zgodnie z równaniem E=mc 2. W układzie zamkniętym suma wszystkich rodzajów energii jest stała, chociaż jeden rodzaj energii może przechodzić w inny. Należy również uwzględnić energię związaną z masą spoczynkową zgodnie z równaniem E=mc 2.

48 Przemiany energetyczne Przechodzenie jednego rodzaju energii w drugi, czyli przemiany energetyczne, są zjawiskiem powszechnym w przyrodzie. Organizmy żywe mogą istnieć i funkcjonować dzięki przemianom energii. Przechodzenie jednego rodzaju energii w drugi, czyli przemiany energetyczne, są zjawiskiem powszechnym w przyrodzie. Organizmy żywe mogą istnieć i funkcjonować dzięki przemianom energii.

49 Przemiany energetyczne w organizmach żywych fotosynteza - transformacja energii słonecznej w energię chemiczną; fotosynteza - transformacja energii słonecznej w energię chemiczną; skurcz mięśnia – przekształcenie energii chemicznej w energię mechaniczną, skurcz mięśnia – przekształcenie energii chemicznej w energię mechaniczną, proces słyszenia- przemiana energii mechanicznej fali dźwiękowej w energię impulsu elektrycznego w receptorach ucha wewnętrznego, proces słyszenia- przemiana energii mechanicznej fali dźwiękowej w energię impulsu elektrycznego w receptorach ucha wewnętrznego, oddychanie komórkowe – wykorzystanie energii wiązań chemicznych w cząsteczkach pokarmu do realizacji funkcji metabolicznych komórki, w szczególności do wykonania pracy. oddychanie komórkowe – wykorzystanie energii wiązań chemicznych w cząsteczkach pokarmu do realizacji funkcji metabolicznych komórki, w szczególności do wykonania pracy.

50 Zasada zachowania energii mechanicznej Zasada zachowania energii mechanicznej W układzie zamkniętym, w którym występują tylko siły zachowawcze, a więc bez tarcia, ogólna zasada zachowania energii sprowadza się do jej przypadku szczególnego, zasady zachowania energii mechanicznej. W układzie zamkniętym, w którym występują tylko siły zachowawcze, a więc bez tarcia, ogólna zasada zachowania energii sprowadza się do jej przypadku szczególnego, zasady zachowania energii mechanicznej. W takim układzie izolowanym mechanicznie suma energii kinetycznych i potencjalnych jest wielkością stałą. Jeden rodzaj energii może przechodzić w drugi, ale suma jest stała. W takim układzie izolowanym mechanicznie suma energii kinetycznych i potencjalnych jest wielkością stałą. Jeden rodzaj energii może przechodzić w drugi, ale suma jest stała.

51 2. Zasada zachowania pędu. Jeżeli wypadkowa sił zewnętrznych działających na układ jest równa zeru to suma pędów jest wielkością stałą w czasie. Jeżeli wypadkowa sił zewnętrznych działających na układ jest równa zeru to suma pędów jest wielkością stałą w czasie. Zasada zachowania pędu wyjaśnia różnorodne zjawiska: zderzenia ciał, ruch rakiet, również ruch niektórych głowonogów w wodzie. Mątwa wciąga wodę, a następnie energicznie wyrzuca strumień wody, nadając wodzie pęd sama uzyskuje pęd skierowany przeciwnie. Zasada zachowania pędu wyjaśnia różnorodne zjawiska: zderzenia ciał, ruch rakiet, również ruch niektórych głowonogów w wodzie. Mątwa wciąga wodę, a następnie energicznie wyrzuca strumień wody, nadając wodzie pęd sama uzyskuje pęd skierowany przeciwnie.

52 3. Zasada zachowania momentu pędu Jeżeli wypadkowy moment sił zewnętrznych działających na układ jest równy zero to całkowity moment pędu jest stały w czasie. Jeżeli wypadkowy moment sił zewnętrznych działających na układ jest równy zero to całkowity moment pędu jest stały w czasie. Zasada zachowania momentu pędu jest podstawą działania żyroskopów, tłumaczy zmiany prędkości obrotu łyżwiarza w czasie wykonywania piruetu, ma znaczenie dla struktury, kształtu i ewolucji wszelkiego rodzaju ciał niebieskich. Zasada zachowania momentu pędu jest podstawą działania żyroskopów, tłumaczy zmiany prędkości obrotu łyżwiarza w czasie wykonywania piruetu, ma znaczenie dla struktury, kształtu i ewolucji wszelkiego rodzaju ciał niebieskich.

53 4. Zasada zachowania ładunku. Sumaryczny ładunek układu izolowanego (z uwzględnieniem, że ładunki są dodatnie i ujemne) jest stały. Ładunku nie można stworzyć, ani nie może on zniknąć. Sumaryczny ładunek układu izolowanego (z uwzględnieniem, że ładunki są dodatnie i ujemne) jest stały. Ładunku nie można stworzyć, ani nie może on zniknąć.

54 Mechanika Statyka - zajmuje się równowagą układów sił m.in. równowagą cieczy (hydrostatyka) Statyka - zajmuje się równowagą układów sił m.in. równowagą cieczy (hydrostatyka)hydrostatyka Kinematyka- bada ruch bez wnikania w przyczyny jakie ten ruch powodują. Kinematyka- bada ruch bez wnikania w przyczyny jakie ten ruch powodują.bada ruchbada ruch Dynamika- zajmuje się przyczynami jakie powodują ruch i powstawanie przyspieszeń. Dynamika- zajmuje się przyczynami jakie powodują ruch i powstawanie przyspieszeń.

55 Ciecze Ciecze są substancjami nie posiadającymi własnego kształtu, dopasowują się do kształtu naczynia, w którym się znajdują. Ciecze są substancjami nie posiadającymi własnego kształtu, dopasowują się do kształtu naczynia, w którym się znajdują. Cząsteczki cieczy mogą przemieszczać się ślizgając się po sobie, ciecz może płynąć. Cząsteczki cieczy mogą przemieszczać się ślizgając się po sobie, ciecz może płynąć. Ciecz nieściśliwą i pozbawioną lepkości nazywamy cieczą idealną lub doskonałą. Ciecz rzeczywista odznacza się ściśliwością i lepkością. Ciecz nieściśliwą i pozbawioną lepkości nazywamy cieczą idealną lub doskonałą. Ciecz rzeczywista odznacza się ściśliwością i lepkością.

56 Siły wzajemnego oddziaływania w cieczach Elektrostatyczne przyciąganie przeciwnie naładowanych jonów Elektrostatyczne przyciąganie przeciwnie naładowanych jonów Elektrostatyczne siły oddziaływania dipolowego Elektrostatyczne siły oddziaływania dipolowego Powstawanie wiązań wodorowych Powstawanie wiązań wodorowych Siły dyspersji (siły Van der Waalsa) Siły dyspersji (siły Van der Waalsa) Siły odpychania przy bardzo dużym wzajemnym zbliżeniu cząsteczek np. w wyniku sprężania Siły odpychania przy bardzo dużym wzajemnym zbliżeniu cząsteczek np. w wyniku sprężania

57 Ściśliwość cieczy Ciecze mają małe, ale około 100 razy większe niż w ciałach stałych, współczynniki ściśliwości. Wynika stąd, że między cząsteczkami znajdują się jeszcze wolne przestrzenie. Ciecze mają małe, ale około 100 razy większe niż w ciałach stałych, współczynniki ściśliwości. Wynika stąd, że między cząsteczkami znajdują się jeszcze wolne przestrzenie. W cieczach występuje uporządkowanie bliskiego zasięgu, ruch termiczny uniemożliwia wytworzenie uporządkowanych dużych struktur, jedynie dynamiczne stany uporządkowania w zasięgu paru średnic cząsteczki. W cieczach występuje uporządkowanie bliskiego zasięgu, ruch termiczny uniemożliwia wytworzenie uporządkowanych dużych struktur, jedynie dynamiczne stany uporządkowania w zasięgu paru średnic cząsteczki.

58 Struktura wody W wodzie występują duże i ukierunkowane siły przyciągania (oddziaływania dipolowe, wiązania wodorowe) powodujące silnie zaznaczone stany uporządkowania np. kompleksy (H 2 O) 8 ze względnie dużą wolną przestrzenią wewnętrzną. W wodzie występują duże i ukierunkowane siły przyciągania (oddziaływania dipolowe, wiązania wodorowe) powodujące silnie zaznaczone stany uporządkowania np. kompleksy (H 2 O) 8 ze względnie dużą wolną przestrzenią wewnętrzną.

59 Anomalne właściwości wody Struktura tłumaczy wiele anomalnych właściwości fizycznych wody: Struktura tłumaczy wiele anomalnych właściwości fizycznych wody: duże wartości ciepła parowania, ciepła właściwego, zdolności przewodzenia ciepła, napięcia powierzchniowego. duże wartości ciepła parowania, ciepła właściwego, zdolności przewodzenia ciepła, napięcia powierzchniowego. anomalne zależności ściśliwości, gęstości, lepkości, prędkości dźwięku. anomalne zależności ściśliwości, gęstości, lepkości, prędkości dźwięku.

60 Ciśnienie hydrostatyczne Ciśnienie wywierane przez ciecz i związane z jej własnym ciężarem nazywa się ciśnieniem hydrostatycznym. Na głębokości h (od górnego poziomu cieczy) wynosi ono Ciśnienie wywierane przez ciecz i związane z jej własnym ciężarem nazywa się ciśnieniem hydrostatycznym. Na głębokości h (od górnego poziomu cieczy) wynosi ono p = gh gdzie - gęstość cieczy, g-przyspieszenie ziemskie (w Krakowie 9,81m/s 2 ) g-przyspieszenie ziemskie (w Krakowie 9,81m/s 2 )

61 Prawo Pascala Ciśnienie w cieczy jednorodnej (zewnętrzne, hydrostatyczne) rozchodzi się równomiernie we wszystkie strony, działając prostopadle na każdą powierzchnię. Ciśnienie w cieczy jednorodnej (zewnętrzne, hydrostatyczne) rozchodzi się równomiernie we wszystkie strony, działając prostopadle na każdą powierzchnię.

62 Zatem ciśnienie w dowolnym miejscu cieczy, na głębokości h, jest sumą ciśnienia zewnętrznego p z wywieranego na ciecz i ciśnienia hydrostatycznego: Zatem ciśnienie w dowolnym miejscu cieczy, na głębokości h, jest sumą ciśnienia zewnętrznego p z wywieranego na ciecz i ciśnienia hydrostatycznego: p = p z + ρgh

63 Równowaga cieczy w naczyniach połączonych W cieczy jednorodnej w naczyniach połączonych ciśnienia na ustalonym poziomie są równe. Poziomy cieczy są jednakowe. W cieczy jednorodnej w naczyniach połączonych ciśnienia na ustalonym poziomie są równe. Poziomy cieczy są jednakowe.

64 W przypadku dwóch różnych cieczy na poziomie rozdziału cieczy ciśnienia muszą być po obu stronach jednakowe. Oznacza to: W przypadku dwóch różnych cieczy na poziomie rozdziału cieczy ciśnienia muszą być po obu stronach jednakowe. Oznacza to: 1 h 1 = 2 h 2 1 h 1 = 2 h 2

65 Rurki Harryego Wyznaczanie gęstości cieczy P atm = p o + c g h c P atm = p o + w g h w c h c = w h w gęstość badanej cieczy c = w h w /h c

66 Prawo Archimedesa Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu skierowana pionowo do góry, której wartość równa jest ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało. Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu skierowana pionowo do góry, której wartość równa jest ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało. F w = c gV c -gęstość cieczy c -gęstość cieczy V - objętość wypartej cieczy V - objętość wypartej cieczy

67 Waga hydrostatyczna Wyznaczyć masę obciążnika w powietrzu– m 1 zanurzonego w wodzie destylowanej – m 2, zanurzonego w badanej cieczy – m 3. gęstość badanej cieczy:


Pobierz ppt "FIZYKA i BIOFIZYKA Siły działające w przyrodzie, podstawowe prawa fizyki, mechanika prezentacja do wykładu 1. dr."

Podobne prezentacje


Reklamy Google