FIZYKA I dr hab. Ewa Popko, prof. Politechniki Wrocławskiej.

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
Dynamika bryły sztywnej
Advertisements

Kinematyka Definicje podstawowe Wielkości pochodne
Dynamika.
Zasady dynamiki Newtona - Mechanika klasyczna
Kinematyka punktu materialnego
Podstawy termodynamiki Gaz doskonały
Dr hab. Ewa Popko pok. 231a
WYKŁAD 6 ATOM WODORU W MECHANICE KWANTOWEJ (równanie Schrődingera dla atomu wodoru, separacja zmiennych, stan podstawowy 1s, stany wzbudzone 2s i 2p,
Podstawowy postulat szczególnej teorii względności Einsteina to:
KINEMATYKA Kinematyka zajmuje się związkami między położeniem, prędkością i przyspieszeniem badanej cząstki – nie obchodzi nas, skąd bierze się przyspieszenie.
Wektory i skalary zwrot długość (moduł, wartość bezwzględna) kierunek
FIZYKA WYKŁAD 02 A Teraz trochę ... dr Marek Siłuszyk MATEMATYKI
Dr hab. Ewa Popko pok. 231a
Wykład 4 dr hab. Ewa Popko
Wykład 1 dr hab. Ewa Popko
Wykład XII fizyka współczesna
Wykład III Fale materii Zasada nieoznaczoności Heisenberga
Wykład 16 Ruch względny Bąki. – Precesja swobodna i wymuszona
Elektryczność i Magnetyzm II semestr r. akademickiego 2002/2003
(5-6) Dynamika, grawitacja
Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły: ZESPÓŁ SZKÓŁ w BACZYNIE ID grupy:
Test 2 Poligrafia,
Test 1 Poligrafia,
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Wykład 1. Podręczniki: J. Orear, Fizyka, R. Resnick, D. Halliday, Fizyka 1, I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, Egzamin.
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Wykład 2
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Wykład 4
WSTĘP Zmiany (drgania) natężeń pól elektrycznego i magnetycznego rozchodzą się w przestrzeni (w próżni lub w ośrodkach materialnych) w postaci fal elektromagnetycznych.
Wielkości skalarne i wektorowe
DYNAMIKA Oddziaływania. Siły..
WYKŁAD 1.
Prowadzący: Krzysztof Kucab
Opracowała Diana Iwańska
Wektory SW Department of Physics, Opole University of Technology.
Wykład 3 Dynamika punktu materialnego
MECHANIKA 2 Wykład Nr 11 Praca, moc, energia.
Fizyka Dr Grzegorz Górski
II. Matematyczne podstawy MK
Bez rysunków INFORMATYKA Plan wykładu ELEMENTY MECHANIKI KLASYCZNEJ
MECHANIKA I WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW
Z Wykład bez rysunków ri mi O X Y
Dynamika układu punktów materialnych
RUCH PŁASKI BRYŁY MATERIALNEJ
Metrologia dr inż. Marcin Starczak B217.
dr hab. inż. Monika Lewandowska
DYNAMIKA Dynamika zajmuje się badaniem związków zachodzących pomiędzy ruchem ciała a siłami działającymi na ciało, będącymi przyczyną tego ruchu Znając.
Dynamika.
Fizyka z astronomią technikum
Fizyka Dr Grzegorz Górski
Ruch jednowymiarowy Ruch - zmiana położenia jednych ciał względem innych, które nazywamy układem odniesienia. Uwaga: to samo ciało może poruszać się względem.
Dynamika punktu materialnego Dotychczas ruch był opisywany za pomocą wektorów r, v, oraz a - rozważania geometryczne. Uwzględnienie przyczyn ruchu - dynamika.
Dynamika ruchu obrotowego
Ruch – jedno w najczęściej obserwowanych zjawisk fizycznych
Ruch – jedno w najczęściej obserwowanych zjawisk fizycznych Zjawiska ruchu Często ruch zachodzi z tak dużą lub tak małą prędkością i w tak krótkim lub.
Zjawiska ruchu Ruch – jedno w najczęściej obserwowanych zjawisk fizycznych Często ruch zachodzi z tak dużą lub tak małą prędkością i w tak krótkim lub.
FIZYKA KLASA I F i Z Y k A.
Geometria na płaszczyźnie kartezjańskiej
Dynamika bryły sztywnej
Fizyka Jednostki układu SI.
Wówczas równanie to jest słuszne w granicy, gdy - toru krzywoliniowego nie można dokładnie rozłożyć na skończoną liczbę odcinków prostoliniowych. Praca.
Cel fizyki poszukiwanie i poznawanie podstawowych praw rządzących zjawiskami przyrody Prawa te muszą być sformułowane w sposób ilościowy, formułuje się.
Wektory i tensory.
Elementy fizyki kwantowej i budowy materii
Inżynieria Akustyczna
Rzut sił na oś. Twierdzenie o sumie rzutów.
FIZYKA dla I roku biotechnologii, studia I stopnia
Tensor naprężeń Cauchyego
Symulacje komputerowe
Tensor naprężeń Cauchyego
Podstawy teorii spinu ½
Podstawy teorii spinu ½
Zapis prezentacji:

FIZYKA I dr hab. Ewa Popko, prof. Politechniki Wrocławskiej

FIZYKA Geologia, chemia, astronomia, biologia, psychologia, medycyna a także wszystkie nauki techniczne wymagają znajomości i zrozumienia podstaw fizyki. Dział nauki, który opisuje zachowanie materii i oddziaływania na najbardziej fundamentalnym poziomie.

Główne działy fizyki Fizyka klasyczna (do r. 1900) mechanika termodynamika elektromagnetyzm Fizyka współczesna teoria względności mechanika kwantowa

Metodologia fizyki Rachunek wektorowy Kinematyka ruchu postępowego i obrotowego Dynamika punktu materialnego Praca i energia Układy punktów materialnych Zderzenia Dynamika ruchu obrotowego Grawitacja Mechanika płynów Drgania Fale mechaniczne Termodynamika fenomenologiczna I Gazy Termodynamika fenomenologiczna II Zawartość wykładu

Podręczniki D. Halliday, R.Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, tom 1, tom 2, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003 — podstawowy podręcznik akademicki; H.D. Young, R.A. Freedman, University Physics with Modern Physics, ed. Addison-Wesley Longman R. Serway, R.Beichner, Physics for Scientists and Engineers, 5-th ed. Saunders Coll. Publishers 2000.

Pomiar Jest to procedura przypisująca wielkość matematyczną wielkości fizycznej. Polega ona na porównaniu pewnej wielkości z wielkością standardową. Fizyka opiera się na obserwacjach doświadczeń.

Jednostki i ich pochodne Układ jednostek SI: m, kg, s, mol, K femto pico nano micro mili kilo mega giga centi

Odległość W SI jeden metr jest zdefiniowany jako odległość jaką przebywa światło w próżni w czasie 1/ sekundy. s  0 Wielkość skalarna związana ze względnym położeniem dwóch punktów.

Odległość Ziemia-Słońce m Droga Mleczna – m Wszechświat, który widzimy m

Masa W SI jeden kilogram = masie wzorca ze stopu platyny i irydu, przechowywanym w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag w Sevres pod Paryżem Wszechświat ~10 53 kg molekuła penicyliny: 5x kg Droga Mleczna – 2x10 41 kg proton –1.67x kg Słońce – 2x10 30 kg elektron – 9x kg Księżyc – 7x10 22 kg Wielkość s kalarna określająca bezwładność ciała, czyli ‘opór' na zmianę ruchu.

Czas W SI jedna sekunda jest zdefiniowana jako czas trwania oscylacji określonej linii spektralnej atomu Cs133 Czas życia protonu s Wiek Wszechświata – 5x10 17 s Wiek Ziemi - 1.3x10 17 s Okres drgań atomów w ciele stałym -1x s Czas Plancka – s Wielkość skalarna związana ze zmianami we Wszechświecie.

Modele matematyczne wielkości fizycznych

Koncepcje, aksjomaty, teorie, model a)Koncepcja – idea, która pozwala analizować zjawiska. Może być prosta lub zdefiniowana przy pomocy innych idei. b)Aksjomat – związek między koncepcjami, który z założenia jest spełniony, np. postulaty, prawa. c) Teoria - związek między koncepcjami, który może zostać wyprowadzony z innych związków (praw, zasad). d)Model – wygodna reprezentacja układu (teorii).

Modele matematyczne wielkości fizycznych Ze względu na prostotę i dokładność, modele matematyczne są używane do reprezentowania zjawisk. Najczęściej są to: liczby wektory tensory funkcje operatory 55 km/h [5,4,3] N y(t) = A sin (  t)

Skalary Wielkość skalarna podlega tym samym zasadom, co kombinacja liczb. Każdy skalar jest reprezentowany przez pewną liczbę = 5

Przykłady wielkości skalarnych czas odległość masa moment bezwładności energia kinetyczna energia potencjalna praca moc gęstość objętość ciśnienie temperatura i wiele innych…

WEKTORY 1- geometrycznie: element zorientowany 2- algebraicznie: zbiór liczb R n A A = [A 1, A 2, A 3 ] A. Dla elementów zbioru V zdefiniowano 2 operacje: - wewnętrzną  (dodawanie) ; - zewnętrzną  (mnożenie przez liczbę); B. Elementy te są zwane wektorami gdy spełnionych jest osiem warunków (które przedstawione zostaną w następnym wykładzie).

 A ABAB WEKTORY 1- geometrycznie: element zorientowany A B 2- algebraicznie: zbiór liczb R n A = [A 1, A 2, A 3 ] B = [B 1, B 2, B 3 ] A  B = [A 1 +B 1, A 2 + B 2, A 3 + B 3 ]  A = [  A 1,  A 2,  A 3 ] Ad A) Dla elementów zbioru V zdefiniowano 2 operacje: - wewnętrzną  (dodawanie) - zewnętrzną  (mnożenie przez liczbę)

Przykłady wielkości wektorowych Wektor położenia, prędkości, przyśpieszenia pęd siła moment siły moment pędu i wiele innych…

Prawo łączności dodawania jeśli a,b,c  V to a  ( b  c ) = ( a  b)  c A B C BCBC ABAB A  (B  C) (A  B)  C

Element zerowy [A 1,A 2,A 3 ]  [0,0,0] = = [(A 1 +0), (A 2 +0), (A 3 +0)] = = [A 1,A 2,A 3 ] 12 Istnieje taki element 0  V że dla każdego a  V, a  0 = a.

Element odwrotny [A 1,A 2,A 3 ]  [-A 1,-A 2,-A 3 ] = = [A 1 +(-A 1 ), A 2 +(-A 2 ), A 3 +(- A 3 )] = = [0,0,0] Dla każdego a  V istnieje (-a)  V taki że a  (-a)=0 1 2 A -A 0

Prawo przemienności dodawania ABAB A B ABAB BABA jeśli a, b  V to a  b = b  a

Prawo łączności mnożenia  (  [A 1,A 2,A 3 ]) = =  [(  A 1 ), (  A 2 ), (  A 3 )]= = [  (  A 1 ),  (  A 2 ),  (  A 3 )]= =[(  )A 1, (  )A 2, (  )A 3 )]= =(  )  [A 1,A 2,A 3 ] jeśli ,   R i a  V to   (   a ) = (  )  a 1 A  A  (  A) (  )  A) 2

Element jednostkowy 1  [A 1,A 2,A 3 ] = = [1A 1,1A 2,1A 3 ] = = [A 1,A 2,A 3 ] Dla każdego a  V, 1  a = a 1 A 1A1A 2

 (A  B) Prawo rozdzielności mnożenia względem dodawania  ([A 1,A 2,A 3 ]  [B 1,B 2,B 3 ]) = =  [(A 1 +B 1 ), (A 2 +B 2 ), (A 3 +B 3 )] = = [  (A 1 +B 1 ),  (A 2 +B 2 ),  (A 3 +B 3 )] = = [  A 1 +  B 1,  A 2 +  B 2,  A 3 +  B 3 ] = = ([  A 1,  A 2,  A 3 ]  [  B 1,  B 2,  B 3 ])= =  [A 1,A 2,A 3 ]   [B 1,B 2,B 3 ] jeśli  R, a,b  V to   (a  b) = (   a)  (   b) 1 A B (  A)(  B)(  A)(  B) 2 (  A)(  A) (  B)(  B)

(   a)  (   a) Prawo rozdzielności dodawania względem mnożenia (  +  )  [A 1,A 2,A 3 ] = = [(  +  )A 1,(  +  )A 2,(  +  )A 3 ] = = [(  A 1 +  A 1 ),(  A 2 +  A 2 ),(  A 3 +  A 3 )]= = [  A 1,  A 2,  A 3 ]  [  A 1,  A 2,  A 3 ] = =  [A 1,A 2,A 3 ]   [A 1,A 2,A 3 ] jeśli ,  R, a  V to (  +  )  a = (   a)  (   a) 1 A   A  A   A  A (+)  a(+)  a 2

Wielkości wektorowe Wielkość która spełnia ww. jest wielkością wektorową. Każda wielkość wektorowa może być reprezentowana przez wektor, ale nie może być reprezentowana przez liczbę.

Iloczyn skalarny

Iloczyn skalarny wielkości wektorowych Iloczyn skalarny wielkości wektorowych definiuje się poprzez iloczyn skalarny wektorów je reprezentujących.

Iloczyn skalarny - geometrycznie gdzie a i b są długościami wektorów a  jest kątem miedzy nimi A B a b  Np: iloczyn skalarny dwóch wektorów prostopadłych:

Iloczyn skalarny - właściwości a ○ b = b ○ a (przemienność) (   a) ○ b =   (a ○ b) (łączność) (a  b) ○ c = (a ○ c) + (b ○ c) (rozdzielność) a ○ a  0; a ○ a = 0  a = 0  R a,b,c  V

Długość wektora=moduł=wartość bezwzględna Jest to liczba zdefiniowana przez iloczyn skalarny: A a Przykład

Rzut wektora Dla dowolnego wektora i wektora jednostkowego, wektor jest zwany rzutem wektora na kierunek wektora

Rzut wektora A i x AxAx  AxAx = ( a ·1· cos  ) i przykład a axax a x = A i = a ·1· cos 

Składowe wektora - przykład przestrzeń 2 wymiarowa A x y AxAx axax AyAy ayay   a x = A  i = a  1  cos  = a cos  A x = a cos   i i a y = a cos  = a sin  A y = a sin   j j

Wektory jednostkowe w układzie kartezjańskim. Dodawanie i odejmowanie wektorów. Kąt między wektorami

i j k x y z Wektory jednostkowe (Układ Kartezjański) Prawoskrętny układ współrzędnych

Rzut wektora Dla dowolnego wektora i wektora jednostkowego, wektor jest zwany rzutem wektora na kierunek wektora

Twierdzenie Suma rzutów wektora na kierunki wzajemnie prostopadłe jest równa wektorowi Rzuty są składowymi wektora

A = [,, ] A i j k x y z A = (A x  i)  (A y  j)  (A z  k ) A x = A x  i A y = A y  j A z = A z  k AxAx AyAy AzAz Element zorientowany  trójce liczb (Układ Kartezjański)

Suma wektorów C = [A x +B x, A y + B y, 0] x y AxAx BxBx AyAy ByBy C B A Suma wektorów jest równa sumie ich składowych

Iloczyn skalarny w R 3 i j k

przykład: [1,-1,2] ○ [2,3,0] = 1·2 + (-1)·3 + 2·0 =

Kąt między wektorami A B a b  Kąt między dwoma wektorami jest zdefiniowany przez ich iloczyn skalarny

Kąt między wektorami - przykład x y  =45

Iloczyn wektorowy. Definicja. Obliczanie metodą algebraiczną i przy pomocy wyznacznika.

Iloczyn wektorowy Iloczynem wektorowym 

Iloczyn wektorowy 

Iloczyn wektorowy nie jest przemienny a b  a b 

Iloczyn wektorowy wersorów i j k

Iloczyn wektorowy

Można go obliczyć metodą wyznacznika: Iloczyn wektorowy

Użyteczne tożsamości: Twierdzenia Różniczkowanie