background image

1

FIZYKA   „I” i „II’

WYKŁAD

(2 semestry, 2 godz. tygodniowo 

egzamin w sesji letniej)

sala A D10, czwartek godz. 8.15

dr hab. in

ż. Andrzej Baczmański, Prof. AGH

Pokój 317 (III p, D10), tel. 2994

E-mail: Andrzej.Baczmanski@fis.agh.edu.pl

www.fis.agh.edu.pl\~baczman

FIZYKA   „I” 

wykład/

ćwiczenia   30/15

Obowi

ązkowe kolokwium z wykładu obejmujące 

mechanik

ę

Warunkiem koniecznym uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest pozytywna ocena z ćwiczeń 

audytoryjnych. Ocena końcowa jest równa średniej ważonej równej 0.3*KW + 0.7*OC, gdzie KW -ocena 
z kolokwium z wykładów oraz OC – ocena z ćwiczeń audytoryjnych. 

FIZYKA   „II” 

wykład/

ćwiczenia/laboratorium   30/30/15

Egzamin obejmujacy materiał I i II semestru 

(w przypadku zdanego kol. w I sem. - zwolnienie 
z cz

ęści obejmujacej mechanikę)

Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej wymaga uzyskania pozytywnych ocen z ćwiczeń audytoryjnych, 
ć

wiczeń laboratoryjnych oraz egzaminu. Ocena końcowa (OK) obliczana jest według algorytmu:

1)w przypadku zdania I terminu egzaminu: OK = (3*E+C+L)/5
2)w przypadku zdania II terminu egzaminu (niezdania I terminu): OK = (2+2*E+C+L)/5
3)w przypadku zdania III terminu egzaminu (niezdania I i II terminu): OK = (2+2+E+C+L)/5
gdzie E – ocena pozytywna z egzaminu, C – ocena z ćwiczeń audytoryjnych (liczona jako średnia ze 
wszystkich terminów), L – ocena z ćwiczeń laboratoryjnych (liczona jako średnia ze wszystkich 
terminów). 

background image

2

A. Literatura do wykładu

1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy Fizyki, tomy 1-5, PWN, Warszawa, 2003;
2. J. Orear, Fizyka, WNT, Warszawa, 1990;
3. J. Wolny, Podstawy Fizyki, Wydawnictwo JAK, 2011;
4. Z. Kąkol, „Fizyka” – Wykłady z fizyki;
5. Z. Kąkol, J. Żukrowski: „e-fizyka” – internetowy kurs fizyki,
6. Z. Kąkol, J. Żukrowski – symulacje komputerowe ilustrujące wybrane zagadnienia z fizyki.
Pozycje 4-6 dostępne ze stron: http://home.agh.edu.pl/~kakol/; http://open.agh.edu.pl

B. Plan wykładu
C. Zasady wystawiania oceny ko

ńcowej (i ocen cząstkowych)

D. Inne informacje dotycz

ące np. odrabiania zajęć

WA

ŻNE INFORMACJE:

http://syllabuskrk.agh.edu.pl/

WA

ŻNE INFORMACJE:

www.fis.agh.edu.pl\~baczman

Wydział In

żynierii Mechanicznej i Robotyki - I rok:

(w przygotowaniu) 

A. Dodatkowe materiały i przykłady
B. Zakres materiału obowi

ązujący do egzaminu

C. Przykładowe pytania (kolokwium z wykładu i egzamin)
D. Bie

żące informacje

background image

3

1) Cel i metodologia badań 

fizycznych 

• Fizyka to nauka, której celem jest poznanie 

i opisanie praw przyrody, od których zależą 
zjawiska fizyczne. 

• Prawa opisujące zjawiska fizyczne powinny być    

jak najprostsze, ścisłe i możliwie ogólne.

• Językiem fizyki jest matematyka. Opis 

ilościowy (za pomocą liczb i wzorów).

Przykład 1:

ruch pocisku –zjawisko fizyczne

Opis słowny: Pocisk 
poleciał do góry, 
następnie zaczął spadać

i upadł koło drzewa.

Opis nie jest ogólny i jest nieprecyzyjny

background image

4

Przykład 1:

ruch pocisku –zjawisko fizyczne

* opis  położenia 

(układ współrzędnych)

* wielkości i parametry 
ruchu

2

gt

t

)

sin

v

(

y

t

)

cos

v

(

x

2

0

0

α

=

α

=

* równania ruchu

Opis matematyczny 

Opis „rzutu ukośnego” jest ogólny 
i dotyczy dowolnego ciała.

* rozwiązania równań

tor ruchu - parabola

2

2

0

x

)

cos

v

(

2

g

x

)

(tg

y

α

α

=

zasięg

g

v

z

α

2

sin

2

0

=

czas lotu

g

v

t

α

sin

2

0

=

z

Przykład 2:

Prawa Maxwella (1864)

elektrostatyka

prądy elektryczne

magnetyzm

fale elektromagnetyczne

Prawo

Równanie

1

prawo Gaussa dla elektryczno

ś

ci

2

prawo Gaussa dla magnetyzmu

3

uogólnione prawo Faradaya

4

uogólnione prawo Ampère'a

=

0

d

ε

ε

r

Q

S

E

=

0

S

B

=

t

B

d

d

d

φ

l

E

I

t

r

E

r

r

0

0

0

d

d

d

µ

µ

φ

ε

ε

µ

µ

+

=

l

B

B

v

E

F

×

+

=

q

q

oraz siła Lorentza

background image

5

Przykłady trudniejsze.....

Doświadczenie 

Michelsona-Morleya 
(1881-87)

prędkość światła jest 
stała we wszystkich 
układach inercjalnych

Szczególna 

Teoria 

Względności 
(Einstein 1905) :
czas zależy od 
układu, w którym 
go mierzymy

Pomiary

czasu życia 

cząstek elementarnych, 

pomiar

czasu przez 

poruszajęce się zegary 

Przykłady trudniejsze.....

Interpretacja doświadczeń 
(początek XX wieku): 

• promieniowanie ciała 
doskonale czarnego (1900)
• efekt fotoelektryczny 
(1905)
• linie spektralne (1913)

Mechanika 
Kwantowa 

(teoria) 

doskonale opisuje 
ś

wiat cząstek i 

atomów

Dowodem na słuszność 
Mech. Kwantowej są 
wyrafinowane 

eksperymenty

z dziedziny 

z fizyki wysokich energii, 
fizyki jądrowej, optyki,
fizyki ciała stałego, itp. 

MRJ

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

(x,t)

background image

6

PODSUMOWANIE: 

Fizyka jest nauką  poszukującą 
podstawowych praw opisujących 
zjawiska zachodzące w przyrodzie.

..... metodologia badań fizycznych 

Fizyka
doświadczalna

Fizyka
teoretyczna

Teorie:
opis praw przyrody
interpretacja wyników doświadczeń
przewidywanie wyników przyszłych 
eksperymentów

Eksperymenty:
• badanie nowych zjawisk 
• sprawdzanie przewidywań
teoretycznych

Przykład 1 (rzut ukośny):

2

gt

t

)

sin

v

(

y

t

)

cos

v

(

x

2

0

0

α

=

α

=

g

v

z

α

2

sin

2

0

=

g

sin

v

2

t

0

α

=

Teoria

Doświadczenie

Pomiary zasięgu i czasu
w zależności od 
v

i  

α

background image

7

2) Przedmiot badań i działy fizyki -

czyli od cząstek elementarnych do 

kosmologii 

astrofizyka, 
kosmologia

optyka, 
fizyka atomowa

fizyka cząstek 
elementarnych
i wysokich energii

fizyka materii
(ciało stałe, ciecze, gazy)

fizyka

Szukamy podstawowego budulca materii – cząstek 
elementarnych oraz sił jakie między nimi występują.

 

Oddziaływanie grawitacyjne: 

grawiton ? 

1) Cząstki elementarne

Model 
standardowy -
teoria

background image

8

Oddziaływania w przyrodzie

słabe

grawitacyjne

silne

elektromagnetyczne

Budowa materii

background image

9

Fizyka wysokich energii

LEP – Large electron – pozytron 
collider, 
LHC- Large hadron collider 
(7 TeV)

2012

W kosmologii poszukuje się modelu i praw opisujących powstanie 
i ewolucję Wszechświata. Wykorzystuje się w tym celu metody 
fizyczne.

2) Astrofizyka 

Promieniowanie mikrofalowe tła ( T 

≈≈≈≈

2.7 K )

Sonda WMAP

ś

wiece standardowe

background image

10

1998  - w ciągu ostatnich 5 
mld lat Wszechświat nie 
tylko nie zmniejszał tempa 
ekspansji, lecz je 
przyspieszał !!!!

Modele kosmologiczne

wiek Wszech

ś

wiata (ok. 13.7 mld lat)

Rozmiar: 7.8 × 10

10

lat 

świetlnych czyli 7.4 × 10

26

m

background image

11

 

 Ci

ęż

kie pierwiastki  

  0.03% 

Neutrina   
  0.3% 

Gwiazdy  
  0.5% 

 H i He 
 4 % 

Ciemna 
materia 25% 

Ciemna 
energia 70% 

Budowa wszechświata

3) Cząsteczki, atomy, optyka....

Spektroskopia optyczna

lasery

CD (laser)

background image

12

4) Fizyka fazy skodensowanej

Dioda tunelowa - Leo Esaki - ur.1925 (Japonia)

Tranzystor- 1947 - J. Bardeen, W.H. Brattain, 

W. 

Shockley

- USA

Ciekłe kryształy

nadprzewodniki

twarde dyski 

(magnetyzm)

The Nobel Prize in Physics 2007

Albert Fert

Peter Grünberg

"for the discovery of Giant 
Magnetoresistance"

Jednostki podstawowe

background image

13

Równania matematyczne (opisujace zjawiska fizyczne) wyrażają ilościowe relacje 

między wielkościami fizycznymi

Pomiary określające liczbowo stosunek danej wielkości do przyjętej jednostki

Równania matematyczne (opisujace zjawiska fizyczne) wyrażają ilościowe relacje 

między wielkościami fizycznymi

Pomiary określające liczbowo stosunek danej wielkości do przyjętej jednostki

liczba Avogadra
N

A

= 6,022137·10

23

mol

-1

background image

14

Równania matematyczne (opisujace zjawiska fizyczne) wyrażają ilościowe relacje 

między wielkościami fizycznymi

Pomiary określające liczbowo stosunek danej wielkości do przyjętej jednostki

Równania matematyczne (opisujace zjawiska fizyczne) wyrażają ilościowe relacje 

między wielkościami fizycznymi

Pomiary określające liczbowo stosunek danej wielkości do przyjętej jednostki

background image

15

Równania matematyczne (opisujace zjawiska fizyczne) wyrażają ilościowe relacje 

między wielkościami fizycznymi

Pomiary określające liczbowo stosunek danej wielkości do przyjętej jednostki

ś

wiatłość jest  równa 1  

kandeli dla światła 
monochromatyczne o 
częstości 5,4×1014 Hz i i 
energetycznym natężeniu 
promieniownia 1/683 W/sr

.

(wizualną jasność źródła światła)