Www: http://fonon.univ.rzeszow.pl/~gorski/wyklady.html Elementy fizyki Dr Grzegorz Górski Pok. 215 B1 lewy ggorski@ur.edu.pl www: http://fonon.univ.rzeszow.pl/~gorski/wyklady.html.

Prezentacja na temat: "Www: http://fonon.univ.rzeszow.pl/~gorski/wyklady.html Elementy fizyki Dr Grzegorz Górski Pok. 215 B1 lewy ggorski@ur.edu.pl www: http://fonon.univ.rzeszow.pl/~gorski/wyklady.html."— Zapis prezentacji:

1 www: http://fonon.univ.rzeszow.pl/~gorski/wyklady.html
Elementy fizyki Dr Grzegorz Górski Pok. 215 B1 lewy www:

2 Literatura D. Halliday, R. Resnick „Fizyka” J. Orear „Fizyka”
Sz. Szczeniowski „Fizyka doświadczalna”

3 Program Wykładu Kinematyka punktu materialnego. Opis ruchu, prędkość, przyspieszenie, rzut pionowy i ukośny. Dynamika punktu materialnego. Siła, Zasady dynamiki Newtona. Praca i energia. Praca, moc, energia. Zasady zachowania energii. Kinematyka i dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej. Pojęcie bryły sztywnej. Opis ruchu bryły sztywnej. Zasady dynamiki dla bryły sztywnej.

4 Elementy szczególnej teorii względności
Kinematyczna teoria gazów. Ciśnienie, temperatura i gaz doskonały. Prawo gazów doskonałych. Zasady termodynamiki. Pierwsza i druga zasada termodynamiki. Cykl Carnota. Entropia. Elektrostatyka. Prawo Coulomba. Pole elektryczne. Prawo Gaussa. Prąd elektryczny. Prawo Ohma. Obwody prądu stałego. Siła elektromotoryczna.

5 Pole magnetyczne. Pojęcia opisujące pole magnetyczne. Prawo Ampère’a
Pole magnetyczne. Pojęcia opisujące pole magnetyczne. Prawo Ampère’a. Prawo Faradaya. Optyka geometryczna. Odbicie i załamanie światła. Zwierciadła i soczewki. Optyka falowa. Zasada Huygensa. Zjawisko dyfrakcji i interferencji. Siatka dyfrakcyjna. Polaryzacja światła.

6 Czym jest fizyka? Fizyka jest podstawową nauką przyrodniczą, zajmującą się badaniem najbardziej fundamentalnych i uniwersalnych własności materii i zjawisk w otaczającym nas świecie. Ostatecznym celem badań fizycznych jest poznanie praw fizyki, czyli związków i korelacji między faktami i zjawiskami fizycznymi wyrażonymi w postaci wzorów matematycznych. Cechą praw fizycznych jest uniwersalność i niezmienniczość.

7 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.

8 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].

9 Pomiary, wielkości fizyczne i jednostki
Pomiar – najlepszy weryfikator teorii fizycznych Wielkości fizyczne – własności ciał lub zjawisk, które można porównać ilościowo podczas pomiaru z takimi samymi własności innych ciał lub zjawisk.

10 Pomiary, wielkości fizyczne i jednostki
Wielkości fizyczne dzielimy na podstawowe i pochodne Wielkości podstawowe – wielkości których nie definujemy lecz podajemy sposób pomiaru. Są to: długość (l), masa (m), czas (t), temperatura (T), natężenie prądu elektrycznego (i), światłość (I), ilość materii (n) Wielkości pochodne – wielkości definiowane za pomocą wielkości podstawowych, np.. Predkość, przyspieszenie, siła.

11 Pomiary, wielkości fizyczne i jednostki
Operacyjna definicja wielkości podstawowych polega na: Wyborze odpowiedniego wzorca Ustaleniu sposobu porównania wzorca z wielkością podstawową Idealny wzorzec charakteryzuje się Łatwością dostępu Niezmienniczością Miarą wielkości fizycznej jest pewna ilość jednostek wzorca. Podając wartość wielkości fizycznej należy również podać jednostkę w której ta wielkość jest wyrażona

12 Pomiary, wielkości fizyczne i jednostki
Zbiór jednostek wielkości fizycznych nazywamy układem jednostek. Dawne układy to: CGS (centymetr, gram, sekunda) MKS (metr, kilogram, sekunda) Od 1960 r. obowiązuje międzynarodowy układ jednostek (skrót SI – Systéme International)

13 Pomiary, wielkości fizyczne i jednostki
Podstawowe jednostki to: Metr (m) – j. długości Kilogram (kg) – j. masy Sekunda (s) – j. czasu Amper (A) – j. natężenia prądu Kelwin (K) – j. temperatury termodynamicznej Kandela (cd) – j. światłości Mol (mol) – j. ilości materii radian [rad]- miara kąta płaskiego , steradian [sr] - miara kąta bryłowego. Jednostki pochodne definiujemy za pomocą jednostek podstawowych np. 1 N = 1 kg*1m/(1s)2 (j. siły)

14 Pomiary, wielkości fizyczne i jednostki
Metr Dawniej Wzorzec ze stopu platynowo-irydowego równy jednej dziesięciomilionowej odległości od bieguna do równika mierzonej wzdłuż południka przechodzącego przez Paryż

15 Pomiary, wielkości fizyczne i jednostki
Obecnie Metr jest długością równą , 73 długości fali w próżni promieniowania monochromatycznego o barwie pomarańczowej emitowanego przez atom kryptonu 86

16 Rozmiary obiektów fizycznych

17 Przegląd podstawowych rozmiarów
109= Meter Orbita Księżyca 1013= Metrów Układ Słoneczny 1011= Metrów Droga Ziemi w 6 tygodniach 1022= Metrów Nasza Galaktyka z obłokiem Magellana 104= Metrów Akcelerator LEP 103=1000 Metrów CERN 105= Metrów Jezioro Genewskie 1026= Metrów 9325 Galaktyk 1023= Metrów 1020= Metrów 106= Metrów 108= Metrów 1014= Metrów 101=10 Metrów 100=1 Metr 107= Metrów 102=100 Metrów

18 Przegląd podstawowych rozmiarów
10-14= Metra Jądro Atomowe 10-10= Metra Atom Węgla 10-8= Metra Molekuła DNS 10-5= Metra Włosek 10-4= Metra Facetten 10-15= Metra Proton z Kwarkami 10-3=0.001 Metra Oko Muchy 10-2=0.01 Metra 10-1=0.1 Metra 100=1 Metr 10-7= Metra 10-6= Metra

19 Przedrostki wielokrotności i podwielokrotności
Ozn. Wielokr. Podwiel. deka- hekto- kilo- mega- giga- tera- da- h- k- M- G- T- 101 102 103 106 109 1012 decy- centy- mili- mikro- nano- piko- d- c- m- n- p- 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12

20 Kinematyka punktu materialnego.
Opis ruchu, prędkość, przyspieszenie, rzut pionowy i ukośny.

21 Punkt materialny – to ciało o znikomo małych rozmiarach charakteryzujące się ważkością (masą) i położeniem. Ciała rzeczywiste nie są punktami. Dla ruchu translacyjnego (postępowego) ciała można założyć, że punkt materialny to cząstka o masie równej masie obiektu umieszczonej w centrum jego masy.

22 Ciało odniesienia – ciało fizyczne względem którego dokonujemy określenia położenia badanych ciał
Z ciałem odniesienia wiąże się układ współrzędnych z z P (x,y,z) Położenie punktu materialnego względem danego układu odniesienia podaje się przez podanie co najwyżej trzech współrzędnych y O y x x

23 Ruch ciała – jest to wzajemne przemieszczenie się w przestrzeni w miarę upływu czasu, jednych ciał względem drugich. Ruch jest zjawiskiem względnym. Opisujemy go podając położenie ciała w każdej chwili czasu względem ciała odniesienia Torem – nazywamy krzywą lub prostą utworzoną przez punkty określające kolejne położenia ciała w przestrzeni r(t) y O x

24 Położenie punku materialnego
Jeżeli w odpowiednim układzie współrzędnych chcemy podać położenie punktu to możemy to uczynić definiując tzw. wektor wodzący, albo też wektor położenia. Układ kartezjański z P r z y O x x y

25 Przemieszczenie z y Przemieszczenie x Interwał przestrzenny
→ Położenie początkowe r2 → r1 → r(t) → Położenie końcowe y Przemieszczenie x Interwał przestrzenny Przemieszczenie elementarne

26 Tor Torem (trajektorią) nazywamy linię zakreślaną przez cząstkę podczas ruchu Równanie toru Wektorowe równanie toru Parametryczne równanie toru r(t) → Postać jawna równania toru

27 Drogą nazywamy długość przebytego przez cząstkę odcinka toru 12
Droga Drogą nazywamy długość przebytego przez cząstkę odcinka toru 12 s12 r12 → r1 → r2 → Dla współrzędnych kartezjańskich

28 Prędkość średnia Średnią prędkością nazywamy wektor zdefiniowany następująco: r r1, t1 r2, t2 Kierunek tej prędkości jest zgodny z kierunkiem wektora r .

29 Prędkość (prędkość chwilowa)
z P P3 r2 P2 r r3 r1 r2 P1 r1 y x

30 Dodawanie prędkości z x y z’ prędkość unoszenia r’ → r → y’ r0 → x’

31 Przyspieszenie średnie
v1 P1 P2 tor v2 v r1 y x Średnie przyśpieszenie definiujemy jako:

32 Przyspieszenie W układzie współrzędnych kartezjańskim możemy wektor przyśpieszenia napisać jako sumę składowych.

33 Przyspieszenie styczne i normalne
Wiemy, że więc stąd Co daje a an at Przyspieszenie styczne Przyspieszenie normalne

34

35 Ruch jednostajnie zmienny
Ruch jednostajnie zmienny jest to ruch ze stałym przyśpieszeniem a = const. Gdy a > 0 ruch nazywamy przyśpieszonym, a gdy a < 0 ruch jest opóźniony.

36 - położenie - droga

37 v t v=v0 + a(t-t0) t0 v0 s a t a(t-t0) t0

38 Rzut ukośny y x v0  ymax g Składowe prędkości początkowej wynoszą: Składowe przyspieszenia:

39 Zależność prędkości od czasu
Parametryczne równanie toru Postać jawna równania toru

40 Rzut ukośny charakteryzują następujące wielkości:
Zasięg rzutu, Maksymalna wysokość Zasięg rzutu otrzymamy licząc odległość poziomą x dla y=0. Maksymalna wysokość ciała poruszającego się rzutem ukośnym wynosi: Czas trwania rzutu:

41 Widzimy z podanych wzorów, że zarówno maksymalny zasięg rzutu jak i maksymalna wysokość rzutu zależą od wartości i kierunku prędkości początkowej. Wysokość rz.: Zasięg rz.:

42 Ruch po okręgu Ruch po okręgu jest szczególnym przypadkiem płaskiego ruchu krzywoliniowego gdzie r=const y Ruch ciała określony jest przez funkcję  = (t), definiująca tzw. drogę kątową. r s  x Przebyta droga jest równa:

43 Różniczkując drogę s po czasie, otrzymujemy;
v oznacza prędkość liniową(transwersalną), a  prędkość kątową. Jednostką prędkości kątowej jest s-1. Jeżeli prędkość kątowa =const ruch po okręgu nazywamy jednostajnym. Różniczkując prędkość v po czasie, otrzymujemy; at an a r Gdzie at jest liniowym przyśpieszeniem stycznym, a e nazywamy przyśpieszeniem kątowym.

44 Zależności wektorowe e  at r v Okres – czas potrzebny na przebycie drogi kątowej f=2p w ruchu jednostajnym po okregu gdzie, częstości jes równa:

45 Określanie zwrotu prędkości i przyspieszenia kątowego

46 Porównanie wielkości liniowych i kątowych
kątowe liniowe x = rfv = r at = er

47