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: [e-mail]

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).

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

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

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

d 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

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)

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

o

i

α

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

8

Oddziaływania w przyrodzie

słabe

grawitacyjne

silne

elektromagnetyczne

Budowa materii

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

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

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)

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

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

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

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)