Podręczniki

•

J. Orear, Fizyka

• R. Resnick, D. Halliday, J.Walker,

Podstawy fizyki

Zjawiska fizyczne leżą u podstaw

technologii

Termodynamika



silniki



transport, komunikacja

Elektromagnetyzm



telefon, radio, tv

Optyka



światłowody



telekomunikacja

Fizyka ciała stałego



mikro- i nanoelektronika

Fizyka kwantowa



lasery, masery

Fizyka jądrowa



energetyka

Skale wielkości

10

20

10

10

10

0

10

-10

10

-20

Wiek wszechświata

Człowiek

Neutrony

Mion, pion naładowany
hiperion

Rezonanse

T

(se

kundy)

Skale wielkości

Oddziaływania fundamentalne

•

grawitacyjne:

– działa na:

wszystkie obiekty,

– odpowiada za: spadanie jabłek i …ruch planet,

– odkrycie:

prehistoria,

•

elektromagnetyczne:

– działa na:

obiekty obdarzone ładunkiem

elektrycznym,

– odpowiada za: zjawiska elektryczne, magnetyczne,

tarcie,

– odkrycie:

starożytni, XIX wiek,

•

silne jądrowe:

– działa na:

kwarki,

– odpowiada za: stabilność jąder atomowych,

wiązanie kwarków,

– odkrycie:

1953 Hideki Yukawa,

•

słabe jądrowe:

– działa na:

kwarki, leptony

– odpowiada za: rozpad promieniotwórczy,

– odkrycie:

1934 Enrico Fermi.

Oddziaływanie grawitacyjne i

elektrostatyczne

2

2

1

r

m

m

G

F

g



2

0

2

1

4

r

q

q

F

e





Prawo grawitacji

Prawo Coulomba

42

10



g

e

F

F

Grawitacja nie odgrywa
znaczącej roli w mikroświecie

F

g

F

g

F

e

F

e

Istota fizyki

W opisie zjawisk fizycznych jesteśmy zdani na własne obserwacje, które
bardzo często są subiektywne. Dla jednych obserwowane ciało w ruchu
będzie poruszało się wolno, dla innych szybko.

Czas również płynie różnie dla różnych osób – jego percepcja jest różna

Nasze zmysły różnie reagują na odbierane bodźce

.

Musimy o efektach tych pamiętać w czasie obserwacji zjawisk
i wykonywania pomiarów.

Nie wystarczy ocenić średnicy wewnętrznych okręgów, trzeba
je dokładnie zmierzyć.

Istota fizyki

Istota fizyki

METODA:
- obserwacja
- pomiar
-

analiza danych doświadczalnych



hipoteza



model



weryfikacja



prawo fizyczne

Wielkości fizyczne

– właściwości ciał lub zjawisk, które można

porównywać

ilościowo

z takimi samymi właściwościami innych

ciał lub zjawisk

• DOŚWIADCZENIE • MODEL MATEMATYCZNY

Pomiar

wielkości fizycznej – porównanie z wielkością tego samego

rodzaju przyjętą za

jednostkę

.

Pomiary fizyczne

–

zawsze

obarczone

błędem

Kinematyka

•

Pojęcia podstawowe

• Położenie i tor

• Prędkość i przyśpieszenie

• Przykłady ruchu

Podstawowe pojęcia

Skalary

– masa, czas, temperatura

Wektory

– prędkość, przyspieszenie, siła

Wektor r i jego składowe

z

y

x

r

r

r

r















2

2

2

z

y

x

r

r

r

r















Położenie i tor

Ruch

- zmiana

wzajemnego położenia jednych ciał względem drugich

wraz z upływem czasu



układ odniesienia

Punkt materialny :

obiekt obdarzony

masą, którego

rozmiary (objętość) możemy

zaniedbać

Położenie i tor

y

x

z

0

tor

P(x,y,z)

r(t)

Ruch jest pojęciem względnym

Prędkość

.

v

,

v

,

v

dt

dz

dt

dy

dt

dx

z

y

x







t

r

śr











v

W celu

ilościowego scharakteryzowania ruchu punktu materialnego wprowadza się

wielkości wektorowe –

prędkość

i

przyśpieszenie

.

Prędkość punktu materialnego określa zarówno szybkość jak i kierunek ruchu
w danej chwili czasu. Wektor

średniej prędkości

v

śr

w przedziale czasu od t do

t+



t

określa się jako stosunek przemieszenia punktu do przyrostu czasu



t w

którym to przemieszczenie nastąpiło.

(średnia)

v



x

y



r

r(t)

A

A’

r(t+



t)

z

s



(chwilowa)

dt

r

d

t

r

t

















0

lim

v

Prędkość

dt

ds

t

s

t

t













0

lim

)

(

v

Dla

małych wartości przemieszczenia



r

możemy napisać:

t

s

dt

t

s

o

t

t

o











v

v

)

(

Zależność drogi od czasu
w ruchu jednostajnym!!!!!

W szczególnym przypadku, gdy nie zmienia się kierunek
i wartość wektora prędkości, to mamy do czynienia
z ruchem jednostajnym, prostoliniowym:

v



x

y



r

r(t)

A

A’

r(t+



t

)

z

s



Przyspieszenie

t

a

śr







v





dt

d

t

a

t

v

v

lim

0



















Zwykle podczas ruchu punktu materialnego jego wektor

prędkości zmienia swą

wartość i kierunek. W celu scharakteryzowania zmiany prędkości w takim ruchu
wprowadza

się pojęcie

przyspieszenia

.

Załóżmy, że prędkość punktu w przedziale

czasu od t do t+



t

zmieniła się o



v. Wektor

średniego przyśpieszenia

a

śr

w tym

przedziale czasu

określa się jako stosunek zmiany prędkości v do przyrostu czasu



t.

(średnie)

(chwilowe)

.

,

,

v

2

2

2

2

2

2

dt

z

d

a

dt

y

d

a

dt

x

d

dt

d

a

z

y

x

x









s



v



v

v









x

y



r

r(t)

A

A’

r(t+



t

)

Przyspieszenie

n

s

v

v

v

















n

s

a

a

a











Na ogół kierunek wektora przyśpieszenia nie jest styczny do toru punktu
materialnego, w przeciwieństwie do kierunku wektora prędkości. Zmianę wektora
prędkości v w czasie t można zapisać jako:

n

a



s

a



A

a



v



t

a

s

t

s











v

lim

0





t

a

n

t

n











v

lim

0





(styczne)

(normalne)

R

– promień

krzywizny toru

przyśpieszenie styczne

–

charakteryzuje szybkość zmiany

bezwzględnej wartości prędkości

przyśpieszenie normalne

–

charakteryzuje szybkość zmiany

kierunku wektora prędkości

dt

d

dt

d

a

s

s

v

v





R

a

n

2

v



R