Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Podstawy Fizyki Wykład I Przypomnienie podstawowych wiadomości.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Podstawy Fizyki Wykład I Przypomnienie podstawowych wiadomości."— Zapis prezentacji:

1 Podstawy Fizyki Wykład I Przypomnienie podstawowych wiadomości

2 Plan wykładu 1. Przypomnienie podstawowych wiadomości: –czym jest fizyka; –wielkości fizyczne i ich jednostki; –układy jednostek; –matematyka w fizyce: kartezjański układ współrzędnych; wektory – dodawanie i mnożenie wektorów; pochodne i całki – podstawowe wiadomości. 2

3 Czym jest fizyka? Fizyka jest podstawową nauką przyrodniczą zajmującą się badaniem najbardziej fundamentalnych i uniwersalnych właściwości materii i zjawisk w otaczającym nas świecie. Właściwości te wynikają z wzajemnych oddziaływań fundamentalnych między elementarnymi składnikami materii. A.K. Wróblewski 3

4 Fizyka (z gr. φύσις physis - "natura") – nauka o przyrodzie w najszerszym znaczeniu tego słowa. Fizycy badają właściwości i przemiany materii i energii oraz oddziaływanie między nimi. Wikipedia Fizyka (gr. physik przyrodoznawstwo < phýsis natura, przyroda), nauka o budowie oraz właściwościach materii i działających na nią siłach. Encyklopedia PWN 4

5 Fizyka jest nauką ścisłą i ilościową ponieważ posługuje się pojęciem wielkości fizycznych, które można ujmować ilościowo, a wyniki badań podaje w postaci liczb i praw wyrażonych matematycznie. Cechą praw fizycznych jest ich uniwersalność i niezmienniczość. 5

6 Prawa fizyki są identyczne dla wszystkich obserwatorów, tzn. we wszystkich układach odniesienia. Jest to treść ogólnej zasady względności podanej przez A. Einsteina w 1916 r. 6

7 Wielkości fizyczne Wielkościami fizycznymi nazywamy takie właściwości ciał lub zjawisk, które można porównać ilościowo z takimi samymi właściwościami innych ciał lub zjawisk. Pomiar wielkości fizycznej polega na jej porównaniu z wielkością tego samego rodzaju przyjętą za jednostkę. Dzięki pomiarowi wielkości fizycznej możemy ją wyrazić liczbowo. 7

8 Wielkości fizyczne dzielimy na podstawowe i pochodne. Za wielkości podstawowe przyjmujemy takie, dla których łatwo podać sposób ich pomiaru, z którymi jesteśmy zżyci, których sens jest zrozumiały na podstawie bezpośredniego, codziennego doświadczenia. Pozostałe wielkości to wielkości pochodne. 8

9 Przykładowe wielkości fizyczne: masa, długość, prędkość, przyspieszenie, ładunek elektryczny, siła, moc, energia, czas,... 9

10 Oddziaływania fundamentalne 1. Oddziaływanie grawitacyjne (podstawowe znaczenie w ruchach ciał niebieskich, czy przy opisie ruchu ciał na Ziemi) występuje pomiędzy ciałami obdarzonymi masą; 2. Oddziaływanie elektromagnetyczne (emisja i absorpcja promieniowania elektromagnetycznego, tarcie, sprężystość). Występuje ono pomiędzy ładunkami elektrycznymi i momentami magnetycznymi. 10

11 3. Oddziaływanie słabe (spontaniczna przemiana jąder atomowych, rozpad wielu cząstek elementarnych, np. mionu czy cząstek dziwnych); 4. Oddziaływanie silne (jądrowe) [związanie nukleonów w trwałe układy, reakcje między cząstkami elementarnymi (np. kwarki, antykwarki i gluony) oraz ich rozpady]. 11

12 Układy jednostek W 1960 r. na XI Generalnej Konferencji Miar i Wag w Paryżu wprowadzono międzynarodowy układ jednostek SI (Systéme International). Układ SI został przyjęty jako obowiązujący w Polsce w 1966 r. 12

13 Wielkości podstawowe SI i ich jednostki: 1.długość – metr [m], 2.masa – kilogram [kg], 3.czas – sekunda [s], 4.natężenie prądu – amper [A], 5.temperatura – kelwin [K], 6.natężenie światła – kandela [cd], 7.ilość materii – mol [mol]. Dodatkowe dwie jednostki uzupełniające: 8. miara kąta płaskiego – radian [rad], 9. miara kąta bryłowego – steradian [sr]. 13

14 metr (jednostka długości) – jest odległością jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/ s. Wcześniejsze definicje: - długość równa odległości pomiędzy biegunem a równikiem mierzona wzdłuż południka paryskiego; - odległość pomiędzy dwiema kreskami na platyno-irydowym wzorcu; - długość równa długości fali promieniowania w próżni odpowiadającego przejściu między poziomami 2p 10 a 5d 5 atomu kryptonu 86 Kr. 14

15 kilogram (jednostka masy) – jest to masa wzorca wykonanego ze stopu irydu i platyny przechowywanego w Sèvres pod Paryżem. 15

16 sekunda (jednostka czasu) – jest to czas równy okresów promieniowania odpowiadającego przejściu między dwoma poziomami struktury nadsubtelnej (F=3 i F=4 dla M=0) stanu podstawowego 2 S 1/2 atomu cezu 133 Cs. Wcześniejsze definicje: - jest to 1/ część roku zwrotnikowego. 16

17 amper (jednostka natężenia prądu elektr.) – jest to natężenie prądu elektrycznego (nie zmieniającego się w czasie), który płynąc w dwóch równoległych, prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o znikomo małym przekroju kołowym, umieszczonych w próżni w odległości 1 m od siebie, wywołałby między tymi przewodami siłę równą niutona (N) na każdy metr ich długości. W praktyce posługujemy się tzw. wagą prądową 17

18 18 Konstrukcja wagi prądowej Źródło - Wikipedia

19 kelwin (jednostka temperatury termod.) – jest to 1/ część temperatury punktu potrójnego wody. Dodatkowe informacje: - temperaturze zera bezwzględnego (0K) odpowiada wartość temperatury t= o C. Związane jest to z temperaturą punktu potrójnego wody, która wynosi 0.01 o C; - skala Fahrenheita: 0 o F odpowiada temp. mieszaniny wody, lodu i salmiaku; 32 o F odpowiada temp. mieszaniny wody i lodu T F =32+9/5 T C 19

20 kandela (jednostka natężenia światła) – jest to światłość, którą ma w kierunku prostopadłym pole 1/ m 2 powierzchni ciała doskonale czarnego, promieniującego w temperaturze krzepnięcia platyny pod ciśnieniem paskali (niutonów na metr kwadratowy) (1 atmosfera fizyczna). 20

21 mol (jednostka liczności materii) – jest to ilość materii występująca, gdy liczba cząstek jest równa liczbie atomów zawartych w masie kg izotopu węgla 12 C. Dodatkowe informacje: - w jednym molu znajduje się ok cząstek – jest to tzw. liczba (stała) Avogadro. 21

22 Przedrostki dla jednostek przedrostekmnożnikskrót eksa E peta P tera T giga G mega M kilo k hekto h deka da decy d centy c mili m mikro nano n piko p femto f atto a 22

23 Wielkości obiektów 23

24 =1 Metr10 1 =10 Metrów10 2 =100 Metrów 10 3 =1000 Metrów CERN 10 4 = Metrów Akcelerator LEP 10 5 = Metrów Jezioro Genewskie 10 6 = Metrów10 8 = Metrów 10 7 = Metrów 10 9 = Meter Orbita Księżyca = Metrów Droga Ziemi w 6 tygodniach = Metrów Układ Słoneczny = Metrów = Metrów10 23 = Metrów = Metrów Nasza Galaktyka z obłokiem Magellana = Metrów 9325 Galaktyk Przegląd podstawowych rozmiarów

25 =1 Metr10 -1 =0.1 Metra10 -2 =0.01 Metra =0.001 Metra Oko Muchy = Metra = Metra Włosek = Metra10 -7 = Metra = Metra Molekuła DNA = Metra Jądro Atomowe = Metra Proton z Kwarkami = Metra Atom Węgla Przegląd podstawowych rozmiarów

26 Wektory w fizyce Wektor charakteryzujemy podając jego wartość, kierunek oraz zwrot. W konkretnych zagadnieniach fizycznych posługujemy się też pojęciem punktu przyłożenia. 26 wartośćkierunekzwrot

27 W zapisie stosujemy notację: r lub Wartość wektora r oznaczamy: |r|= r Możemy zapisać tożsamość: 27

28 Dodawanie wektorów 28 A B A+B=CA+B=C A B C A+B=B+A=CA+B=B+A=C A B C B A

29 Dodawanie wektorów 29 AB (A+B)+C=A+(B+C) A B C C A+BA+B (A+B)+C B+CB+C A+(B+C)

30 Odejmowanie wektorów 30 A B A-B=A+(-B) A -B-B A-BA-B

31 Mnożenie wektorów 31 A B Iloczyn skalarny: A B A·B=AB·cos(A,B) - liczba α A·B=AB A =A B B A B BABA ABAB

32 Mnożenie wektorów 32 A B Iloczyn wektorowy: reguła śruby prawoskrętnej A B |A B|=AB·sin(A,B) α C=A B |B A|=-|A B| -C=B A

33 Wektory w kartezjańskim układzie współrzędnych Kartezjański układ współrzędnych zdefiniowany jest przez trzy wzajemnie do siebie prostopadłe wektory jednostkowe. Wybór zwrotu wersora określa reguła śruby prawoskrętnej, czyli: 33 A x y z

34 Wektory w kartezjańskim układzie współrzędnych Każdy wektor można zapisać w postaci: gdzie A x, A y i A z są rzutami wektora A na odpowiednie osie układu współrzędnych, tzn. 34 A x y z

35 Wektory w kartezjańskim układzie współrzędnych Iloczyn skalarny wektorów: Iloczyn wektorowy wektorów: 35

36 Pochodna funkcji w punkcie Pochodna funkcji jednej zmiennej y=f(x), oznaczana symbolicznie y, f (x), jest to nowa funkcja zmiennej x, równa przy każdej wartości x granicy stosunku przyrostu funkcji y do odpowiadającego mu przyrostu zmiennej niezależnej x, gdy x dąży do zera: Warunkiem koniecznym istnienia pochodnej (różniczkowalności) funkcji f w punkcie x jest ciągłość funkcji w punkcie x. 36

37 Interpretacja geometryczna pochodnej funkcji w punkcie 37

38 Pochodne wybranych funkcji 38

39 Reguły różniczkowania 39

40 Całkowanie funkcji 40 Całkowanie funkcji to operacja odwrotna do różniczkowania. Polega ono na znalezieniu tzw. funkcji pierwotnej, czyli funkcji, która po zróżniczkowaniu da funkcję wyjściową. Funkcja F(x) jest nazywana całką nieoznaczoną funkcji f(x). Funkcja pierwotna może być wyznaczona z dokładnością do stałej nazywanej stałą całkowania.

41 Podstawowe całki 41

42 Reguły całkowania 42

43 Całka oznaczona Całką oznaczoną funkcji f w granicach od x 1 do x 2 nazywamy różnicę wartości funkcji pierwotnej F(x) w punktach x 2 i x W obszarze całkowania funkcja f musi być ciągła.


Pobierz ppt "Podstawy Fizyki Wykład I Przypomnienie podstawowych wiadomości."

Podobne prezentacje


Reklamy Google