WYKŁAD 06 dr Marek Siłuszyk FIZYKA WYKŁAD 06 dr Marek Siłuszyk

dr Marek Siłuszyk Wyższa Szkoła Finansów i Zarządzania w Siedlcach Eksperymenty  dr Marek Siłuszyk Wyższa Szkoła Finansów i Zarządzania w Siedlcach

Plan wykładu: Fizyka teoretyczna, a eksperymentalna Doświadczenia: Rzeczywiste Wspomagane komputerowo Wirtualne

Fizyka: doświadczalna (eksperymentalna), teoretyczna. Od początku XX wieku większość fizyków pozostaje specjalistami albo w fizyce teoretycznej, albo w fizyce doświadczalnej. Zaskakująco mało fizyków odnosi sukcesy w obu rodzajach badań. Mówiąc ogólnie, praca fizyków-teoretyków polega na rozwijaniu teorii, za pomocą których można opisać i interpretować wyniki doświadczeń oraz możliwie dokładnie przewidzieć wyniki przyszłych doświadczeń.

Teoria Eksperyment                                                                       

Badania Naukowe TEORIA Eksperyment

Doświadczenia: Eksperyment rzeczywisty studenci sami montują układ, zestaw, następnie dokonują pomiarów i opracowują wyniki doświadczenia. Sprawdzając podane prawo fizyczne Eksperyment wspomagany komputerowo tj. (Komputery + Oprogramowanie + czujniki), pomiary są rejestrowane w odpowiedniej aplikacji na komputerze (laptopie). W tej formie ćwiczenia moim zdaniem są najciekawsze, najwięcej pokazują i uczą. Wirtualne ćwiczenia – doświadczenie odbywa się w odpowiednim programie np. wykorzystanie (Coach , Modelus , PSpice)

Eksperyment wspomagany komputerowo Ćwiczenie. Wyznaczenie prędkości i przyspieszenia studenta(studentki) Wymagania: Komputer (Laptop) Oprogramowanie (Coach5) Interfejs (CoachLabII) Sonda (czujnik) – detektor ruchu student ochotnik Pomiary są rejestrowane w odpowiedniej aplikacji na komputerze. Dane można eksportować np. do Excela w celu dalszej analizy

Technika cyfrowa

Plan wykładu: Albert Einstein Szczególna teoria Względności Transformacje Galileusza Transformacje Lorentza Współczynnik Gamma

Nie wszystko jest tak, jak się wydaje,... Albert Einstein (ur. 14 marca 1879 r. w Ulm w Niemczech, zm. 18 kwietnia 1955 r. w Princeton w USA) – jeden z największych fizyków-teoretyków naszych czasów, twórca szczególnej i ogólnej teorii względności, współtwórca kwantowo-korpuskularnej teorii światła. Laureat nagrody Nobla za wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego. Einstein wniósł też swój wkład do rozwoju filozofii nauki.

Pierwsza strona oryginalnej pracy Einsteina: „O elektrodynamice ciał w ruchu”, Annalen der Physik und Chemie, 17 (1905), 891-921

Szczególna teoria względności (STW) – teoria fizyczna, którą stworzył Albert Einstein w 1905 roku, zmieniła podstawy postrzegania czasu i przestrzeni opisane wcześniej w newtonowskiej mechanice klasycznej, tak aby można było usunąć trudności interpretacyjne i sprzeczności pojawiające się na styku mechaniki (zwanej obecnie klasyczną) i elektromagnetyzmu po ogłoszeniu przez Jamesa Clerka Maxwella teorii elektromagnetyzmu.

1905 – Szczególna teoria względności STW opiera się na dwóch postulatach: 1. Prawa fizyki mają taką samą postać w każdym inercjalnym układzie odniesienia (zasada względności) 2. Prędkość światła jest taka sama w każdym inercjalnym układzie odniesienia

Transformacja Galileusza Transformacja Galileusza – jest to transformacja zgodna z klasycznymi wyobrażeniami o czasie i przestrzeni. Transformacja zakłada, że prędkość oraz położenie są względne. Wartości te widoczne dla dowolnego obserwatora w każdym inercjalnym układzie odniesienia mogą być różne, ale każda z nich jest prawdziwa. Względność oznacza, że prawda jest zależna od “punktu siedzenia”. We wszystkich układach zegary obserwatorów mierzą czas absolutny, a więc on nie jest względny. Co więcej wymiary liniowe obiektów też są identyczne w każdym układzie nieinercjalnym.

Przykład: Obserwator A jest nieruchomy, obserwator B porusza się razem z windą ze stałą prędkością, vl - prędkość windy, v – prędkość jabłka Obserwator A jest nieruchomy, a obserwator B jedzie windą. Dla obserwatora B układem odniesienia jest pędząca w dół kabina. Obserwator A postrzega ruch jabłka z prędkością vw. Obserwator B odnosi wrażenie, że owoc jest nieruchomy. Który z nich ma rację? Odp: W sytuacji pokazanej na rysunku, zgodnie z podejściem Arystotelesa tylko obserwator nieruchomy ma rację. W roku 1604 Galileusz uznał, że obaj obserwatorzy mówią prawdę, formułując prawo względności: Wszystkie układy odniesienia poruszające się względem siebie ze stałą prędkością są równoważne. Rozumowanie Galileusza razem z koncepcją absolutnego czasu, płynącego tak samo dla wszystkich obserwatorów, prowadzi do transformacji, która pozwala przeliczyć te same obserwacje dla różnych układów odniesienia. Transformacja Galileusza prowadzi do wniosku, że prędkości postrzegane przez różnych obserwatorów nie muszą być takie same, ale niezmienne pozostają odległości między punktami i odstępy czasu pomiędzy wydarzeniami.

Transformacja Galileusza w praktyce W życiu codziennym poruszamy się z prędkościami znacznie mniejszymi od prędkości światła i dlatego transformacja Galileusza działa bardzo dobrze opisuje najbliższe otoczenie człowieka. Dla przykładu prędkości obiektów poruszających w tym samym kierunku odejmują się, w ich układach odniesienia. Jeżeli na pełnej kolein drodze szybkiego ruchu wyprzedzamy TIR-a, który porusza się z prędkością 100 km/h w samochodzie gnającym z prędkością 130 km/h, to musimy odjąć obie prędkości. Prędkość wyprzedzania będzie wynosiła zaledwie 30 km/h (130-100) km/h. Jeżeli TIR ma 20 m długości, to wyprzedzanie będzie trwało około 2,5 s Zgodnie z transformacją Galileusza kiedy dwa obiekty poruszają w przeciwnych kierunkach, to ich prędkości się dodają. Co stanie się, jeżeli na pełnej kolein drodze ekspresowej podczas trwającego kilka sekund wyprzedzania zza drzew wyłoni się TIR z przeciwka mający 70 km/h. W układzie odniesienia przerażonego kierowcy, TIR będzie miał prędkość 200 km/h. (130 + 70) km/h. Skutki kolizji dobitnie świadczą o prawdziwości tego stwierdzenia.

Transformacja Lorentza Transformacje Lorentza to takie przekształcenia przestrzeni, które zachowują odległości. Odpowiadają one obrotom w przestrzeni euklidesowej. Ich cechą charakterystyczną jest to, że pozostawiają niezmienioną prędkość światła. W fizyce transformacje Lorentza opisują zależności między współrzędnymi i czasem tego samego zdarzenia w dwóch inercjalnych układach odniesienia wg szczególnej teorii względności. Wg klasycznej mechaniki zależność między czasem i współrzędnymi opisują transformacje Galileusza.

Wyprowadzenie wzoru na „wydłużenie czasu” TABLICA KREDA 

Dziękuje za uwagę 