Podręczniki
•
J. Orear, Fizyka
• R. Resnick, D. Halliday, J.Walker,
Podstawy fizyki
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