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 1/299 792 458 s. Wcześniejsze definicje: - długość równa 10 -7 odległości pomiędzy biegunem a równikiem mierzona wzdłuż południka paryskiego; - odległość pomiędzy dwiema kreskami na platyno-irydowym wzorcu; - długość równa 1 650 763.73 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 9 192 631 770 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 1/31 556 925.9747 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 2 10 -7 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 1/273.16 część temperatury punktu potrójnego wody. Dodatkowe informacje: - temperaturze zera bezwzględnego (0K) odpowiada wartość temperatury t=-273.15 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 1/600 000 m 2 powierzchni ciała doskonale czarnego, promieniującego w temperaturze krzepnięcia platyny pod ciśnieniem 101 325 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 0.012 kg izotopu węgla 12 C. Dodatkowe informacje: - w jednym molu znajduje się ok. 6.022 10 23 cząstek – jest to tzw. liczba (stała) Avogadro. 21

22 Przedrostki dla jednostek przedrostekmnożnikskrót eksa10 18 1 000 000 000 000 000 000E peta10 15 1 000 000 000 000 000P tera10 12 1 000 000 000 000T giga10 9 1 000 000 000G mega10 6 1 000 000M kilo10 3 1 000k hekto10 2 100h deka10 1 10da 10 0 1 decy10 -1 0.1d centy10 -2 0.01c mili10 -3 0.001m mikro10 -6 0.000 001 nano10 -9 0.000 000 001n piko10 -12 0.000 000 000 001p femto10 -15 0.000 000 000 000 001f atto10 -18 0.000 000 000 000 000 001a 22

23 Wielkości obiektów 23

24 24 10 0 =1 Metr10 1 =10 Metrów10 2 =100 Metrów 10 3 =1000 Metrów CERN 10 4 =10 000 Metrów Akcelerator LEP 10 5 =100 000 Metrów Jezioro Genewskie 10 6 =1000 000 Metrów10 8 =100 000 000 Metrów 10 7 =10 000 000 Metrów 10 9 =1000 000 000 Meter Orbita Księżyca 10 11 =100 000 000 000 Metrów Droga Ziemi w 6 tygodniach 10 13 =10 000 000 000 000 Metrów Układ Słoneczny 10 14 =100 000 000 000 000 Metrów 10 20 =100 000 000 000 000 000 000 Metrów10 23 =100 000 000 000 000 000 000 000 Metrów 10 22 =10 000 000 000 000 000 000 000 Metrów Nasza Galaktyka z obłokiem Magellana 10 26 =100 000 000 000 000 000 000 000 000 Metrów 9325 Galaktyk Przegląd podstawowych rozmiarów

25 25 10 0 =1 Metr10 -1 =0.1 Metra10 -2 =0.01 Metra 10 -3 =0.001 Metra Oko Muchy 10 -4 =0.000 1 Metra 10 -5 =0.000 01 Metra Włosek 10 -6 =0.000 001 Metra10 -7 =0.000 000 1 Metra 10 -8 =0.000 000 01 Metra Molekuła DNA 10 -14 =0.000 000 000 000 01 Metra Jądro Atomowe 10 -15 =0.000 000 000 000 001 Metra Proton z Kwarkami 10 -10 =0.000 000 000 1 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 1. 43 W obszarze całkowania funkcja f musi być ciągła.


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

Podobne prezentacje


Reklamy Google