1

FIZYKA „I” i „II’

WYKŁAD

(2 semestry, 2 godz. tygodniowo

egzamin w sesji letniej)

sala A D10, czwartek godz. 8.15

dr hab. inż. Andrzej Baczmański, Prof. AGH

Pokój 317 (III p, D10), tel. 2994

E-mail: [e-mail]

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

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 końcowej (i ocen cząstkowych)
D. Inne informacje dotyczące np. odrabiania zajęć

WAŻNE INFORMACJE:

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

2

WAŻNE INFORMACJE:

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

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki - I rok:

(w przygotowaniu – dostępne za tydzień)

A. Dodatkowe materiały i przykłady
B. Zakres materiału obowiązujący do egzaminu
C. Przykładowy egzamin (w drugim semestrze)
D. Bieżące informacje

Fabryka Inżynierów !!

WAŻNE INFORMACJE:

http://www.fi.agh.edu.pl/

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

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

6

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)

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
(planowane 7 TeV)

??

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"