Jednostki fizyczne

Na początku były jednostki i

układy jednostek a także
układy współrzędnych.

Czas był absolutny a fizyka

prosta jak równania
matematyczne

Potrzebowaliśmy

standardów miar i wag

SI EMAS ISO PN

Btu vs kJ

To też wzorzec

Jeden karat 0.2
grama

przy okazji ciekawostka: dla studentek
interesujących się brylantami (już teraz :).
Ziarenka rośliny to chlebek świętojański
suchy do gryzienia owoc strączkowy słodki,
który służy do jedzenia w środku są
malutkie twarde ziarenka-fasolki z których
każda waży 0.2 grama
czyli jeden karat właśnie

Szarańczyn strąkowy, drzewo karobowe, karob, ceratonia (Ceratonia
siliqua L.)
– gatunek zimozielonego drzewa należący do rodziny bobowatych.
Występuje
dziko i w uprawie w regionie śródziemnomorskim. Strąki nazywane
są chlebem
świętojańskim. Gatunkiem typowym jest Ceratonia siliqua

Ceratonia siliqua

Karat

Karat –

to także jednostka masy używana w jubilerstwie do

określania wielkości kamieni i pereł. Także jednostka czystości
złota (zawartości złota w stopie). W układzie SI nosi nazwę karat
metryczny [ct] i jest to jednostka stosowana wyłącznie do
pomiaru masy kamieni szlachetnych. 1 karat = 0,2 g = 2 · 10

-4

kg

Karat [ct] jest także określeniem zawartości złota w stopach
(czystości stopu). 1 karat to 1/24 zawartości wagowej złota w
stopie. Oznacza to, że złoto 24-karatowe to złoto czyste

Zadanie 1.
Ile razy cięższy jest brylant czterokaratowy od

jednokaratowego?

Zadanie 2.
Ile razy cięższy jest brylant, którego rozeta ma dwa razy

większą średnicę?

Zadanie 3.
Czym różni się brylant od diamentu?
Zadanie 4
Ile złota jest w pierścionku o wadze 4gramy jeżeli jest on

czternastokaratowy? Jak inaczej określamy jego próbę?

Zadanie 5
Złotnikowi zepsuła się waga :) ! Jak wytopić złoto trzeciej

próby jeżeli posiada on druciki ze srebra i złota o

jednakowej średnicy?

Zadanie 6
Popiersie Waszego doktora ma wysokość 5cm. Ile razy więcej

brązu potrzeba na popiersie 10-cio centymetrowe? Ile razy

więcej złota aby je pozłocić

24-karatowe - próba 1000 („fajn”)
22-karatowe - próba 916 pierwsza próba złota - 916
18-karatowe - próba 750 druga próba złota - 750
14-karatowe - próba 585 trzecia próba złota - 585
12-karatowe - próba 500 czwarta próba złota - 500
10-karatowe - próba 417
9-karatowe - próba 375 piąta próba złota - 375

8-karatowe - próba 333 szósta próba złota - 333

Układ SI: (MKSA)

metr [m] - jednostka długości
kilogram [kg] - jednostka masy,
sekundą [s] - jednostka czasu
Amper [A] - jednostka natężenia
prądu

elektrycznego
Kelvin [K] - jednostka temperatury
Candela [Cd] - jednostka natężenia
światła

metr

W myśl definicji zatwierdzonej przez XVII

Generalną Konferencję Miar i Wag w 1983

jest to odległość, jaką pokonuje światło w

próżni w czasie 1/299 792 458 s.

(1960 - 1983) XI Generalna Konferencja Miar

(1960) zdefiniowała metr jako długość równą

1 659 763,73 długości fali promieniowania w

próżni odpowiadającego przejściu między

poziomami 2p10 a 5d5 atomu 86Kr (kryptonu

86).
Inne jednostki długości: angstrem, cal, jard,

mikron, parsek, rok świetlny.

 

                                       

Kilogram [1kg]

Masa bezwładna i masa grawitacyjna

Odważnik „wiecznie żywy” mimo, że

mamy….

wzorzec kilograma oparty na izotopie węgla

C

12

to tylko rekomendacja choć stanowcza

Bureau International des Poids et Mesures

Comité

International

des Poids

et Mesures 94th

meeting (October 2005)

Sekunda [s] [sec]

Jest to czas równy 9 192 631 770 okresów

promieniowania odpowiadającego przejściu

między dwoma poziomami F = 3 i F = 4

struktury nadsubtelnej stanu podstawowego

2s

1/2

atomu cezu 133

Cs

(powyższa definicja

odnosi się do atomu cezu w spoczynku w

temperaturze 0 K)

[1]

. Definicja ta,

obowiązująca od

1967

r., została ustalona przez

XIII Generalną Konferencję Miar

. Poprzednio

sekundę definiowano jako 1/31 556 925,9747

część

roku zwrotnikowego

1900 (XI Generalna

Konferencja Miar z

1960

r.) lub 1/86400 część

doby

(do

1960

r.).

Zegar mechaniczny

Teraz

Zegar
atomowy

Pierwsze określenie
Kalendarza jako
kalendarza kosmicznego,
Stąd rok zwrotnikowy
mierzymy z dokładnością
do pół sekundy

1s =9192631770

okresów

promieniowania
przejścia
w

Cs

133

55

www.boulder.nist.gov/timefreq/cesium/fountain.htm

POMIARY CZASU

Amper [A]

Definicja 1 A - prąd o natężeniu 1 A, jest to stały prąd

elektryczny, który płynąc w dwóch równoległych,

prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o

znikomo małym przekroju kołowym, umieszczonych w

próżni w odległości 1 m od siebie, spowodowałby

wzajemne oddziaływanie przewodów na siebie z siłą
równą

2 10

-7

[N]

na każdy metr długości przewodu.

Do definicyjnego wyznaczenia jednostki służy waga prądowa. Dokładnością ustępuje

jednak kalibratorom prądu i w praktyce jest przez nie wyparta.

Jeśli przepływający przez dany przekrój prąd ma

natężenie 1 A, oznacza to, że w ciągu 1 s przepływa 1 C

ładunku,

kelwin [K]

kelwin - jednostka temperatury w

układzie SI równa 1/273,16
temperatury termodynamicznej
punktu potrójnego wody, oznaczana
[K]

Jednostki uzupełniające

Nazwa Jednostka Wielkość

fizyczna

radian [rad] miara kąta

płaskiego

steradian [sr] miara kąta

bryłowego

mol [mol] liczność

materii

Steradian – kąt bryłowy o wierzchołku w środku kuli
wycinającym z powierzchni tej kuli pole równe
kwadratowi jej promienia

.

sr

2

r

A





Pełny kąt bryłowy

sr

4

4

2

2











r

r

mol [mol]

Mol – podstawowa w układzie SI jednostka liczności materii,

oznaczana [mol].

Jeden mol jest to liczba indywiduów chemicznych (np. atomów,

cząsteczek, jonów, elektronów itp.) równa liczbie atomów zawartych

w 12 gramach izotopu węgla C12 (przy założeniu, że węgiel jest w

stanie niezwiązanym chemicznie, w spoczynku, a jego atomy nie

znajdują się w stanie wzbudzenia). W jednym molu znajduje się

6,02214179±0,00000030 · 10

23

cząstek.

Liczba ta jest nazywana stałą Avogadra[2]. Mol jest szczególnie

istotny dla pojęcia masy molowej, która ma duże znaczenie

praktyczne dla ilościowego doboru składników reakcji chemicznych.

kandela (świeca)

jednostka światłości źródła światła;

jednostka podstawowa w układzie SI,

oznaczana [cd].

Jest to światłość, z jaką świeci w określonym

kierunku źródło emitujące promieniowanie

monochromatyczne o częstotliwości 5,4·10

14

Hz, i wydajności energetycznej w tym

kierunku równej (1/683) [W/srd].

Kandela to również światłość 1/600000 m²

ciała doskonale czarnego w temperaturze

krzepnięcia platyny pod ciśnieniem 1

atmosfery fizycznej.

lumen [lm]

- jednostka miary strumienia

świetlnego w układzie SI

1 lm = 1 [cd·sr]
Jest to strumień świetlny
wysłany w jednostkowy
kąt bryłowy (steradian)
przez izotropowe punktowe
źródło światła o światłości jednej kandeli

umieszczone w wierzchołku tego kąta

Strumień wektora natężenia

przez powierzchnię

Luks [lx]

- jednostka natężenia oświetlenia E w

układzie SI (Jednostka pochodna układu
SI)

1 lx = 1 cd·sr / m

2

Luks określany jest jako oświetlenie wywołane przez

równomiernie rozłożony strumień świetlny o wartości
równej 1 lumen (lm) padający na powierzchnię 1m

2

, a

więc:

1 lx = 1 lm / m

2

.

Jak mierzyć

przestrzeń ?

10

0

=1

Metr

10

1

=10

Metrów

10

2

=100

Metrów

10

3

=1000

Metrów

CERN

10

4

=10 000

Metrów

Akcelerato
r LEP

10

5

=100 000

Metrów

Jezioro
Genewskie

10

6

=1000 000

Metrów

10

8

=100 000 000

Metrów

10

7

=10 000 000

Metrów

10

9

=1000 000 000

Meter

Orbita
Księżyca

10

10

=10 000 000 000

Metrów

Droga
Ziemi w 4
dniach

10

11

=100 000 000 000

Metrów

Droga
Ziemi w 6
tygodniac
h

10

12

=1000 000 000 000

Metrów

Układ
Słoneczny

10

13

=10 000 000 000 000

Metrów

Układ
Słoneczny

10

14

=100 000 000 000 000

Metrów

10

20

=100 000 000 000 000 000 000

Metrów

10

21

=1000 000 000 000 000 000

000 Metrów

nasza
Galaktyka

10

23

=100 000 000 000 000 000 000

000 Metrów

10

22

=10 000 000 000 000 000 000

000 Metrów

Nasza Galaktyka
z obłokiem
Magellana

10

26

=100 000 000 000 000 000 000

000 000 Metrów

9325
Galaktyk

Przegląd podstawowych rozmiarów
Jednostki wielokrotne

10

0

=1 Metr

10

-1

=0.1 Metra

10

-2

=0.01 Metra

10

-3

=0.001 Metra

Oko Muchy

10

-4

=0.000 1 Metra

Facetten

10

-5

=0.000 01 Metra

Włosek

10

-6

=0.000 001 Metra

10

-7

=0.000 000 1

Metra

10

-8

=0.000 000 01 Metra

Molekuła DNS

10

-14

=0.000 000 000 000 01 Metra

Jądro Atomowe

10

-15

=0.000 000 000 000 001 Metra

Proton z Kwarkami

10

-10

=0.000 000 000 1 Metra

Atom Węgla

Przegląd podstawowych rozmiarów

Jednostki podwielokrotne

Przestrzeń czas i ruch są ze sobą powiązane.
Jednak istnieją poważne problemy

filozoficzne czy pojęcie przestrzeni i czasu
powstają (podmiotowo) w naszych umysłach
czy też są dane obiektywnie (przedmiotowo)
za pomocą zmysłów

Zastanów się co o tym sądzisz ale nie

przejmuj się bo są to problemy dla ludzi po
pięćdziesiątce. : ) Większość fizyków uważa,
że można się obyć bez filozofii. Wystarczy
przyjąć modele matematyczne i odpowiedni
układ jednostek

Świat jest zasadniczo
matematyczny

.

Liczydło egipskie 500l.p.Chr

Galileo Galilei
(1546-1642)

Taka postawa Galileusza została
zaakceptowana przez większość
fizyków i urosła do rangi
paradygmatu.
Czy jesteś w stanie określić
co to jest paradygmat

Transformacja

Galileusza

  Włoski scholar (przyjaciel kardynałów ale tylko

niektórych) położył podwaliny pod coś co sam

nazywał filozofią naturalną a co my teraz nazywamy

fizyką. Obserwował planety przez swoją lunetę. Był

gorącym zwolennikiem teorii Kopernika. Stworzył

paradygmat fizyki nowożytnej opierając ją na

modelach matematycznych i układach współrzędnych

TEORIA WZGLĘDNOŚCI WEDŁUG
GALILEUSZA i NEWTONA
 

„ruchu bezwzględnego nie da się wykryć”.

Czy jesteś w stanie połączyć pierwszą

zasadę dynamiki Newtona i wnioski

wynikające z transformacji Galileusza?

Pojęcie niezmienniczości

Czy prawa fizyki są takie same w układach

inercyjnych? Czy wszystkie jednostki układu SI

można porównywać w układach inercyjnych?

Czy waga pokaże taki sam wynik w kilku

różnych układach inercyjnych?

Jak będzie w układach nieinercyjnych?
co pokaże waga sprężynowa a co szalkowa?
Czy druga zasada dynamiki sprawdzi się w

układzie inercyjnym? Jak będzie w

nieinercyjnym?

Czy istnieje jeden absolutny układ inercyjny?

Po latach szczególna teoria

względności Einsteina oprze

się na dwóch postulatach

 

- ruch bezwzględny nie może być

wykryty ;

- szybkość światła jest niezależna od

ruchu źródła

czego Galileusz i Newton nie

wiedzieli.

Często w ramach postulatów szczególnej teorii względności

mówimy także o zasadzie kosmologicznej która mówi, że nie
ma wyróżnionego punktu w przestrzeni co jest innym
sformułowaniem zasady (1)