Dr Marek Ludwiczak

1. Mechanika

   1. Punktu materialnego (ruchu postępowego)

   2. Bryły sztywnej (ruchu obrotowego)

2. Drgania i fale (mechaniczne)

3. Elementy termodynamiki (fenomenologiczna- procesy związane z przekazywaniem ciepła, skutkiem wymiany ciepła, skutkiem wykonywania pracy)

4. Elementy hydrodynamiki i aerodynamiki

5. Elementy oddziaływań grawitacyjnych i grawitacji elektromagnetycznej

6. Własności materii (elektromagnetyzm, własności cechy charakterystyczne ciał stałych: paramagnetyczne, diamagnetyczne, ferromagnetyczne, pole magnetyczne Ziemi, własności przewodzące, elektryczne)

7. Elementy fizyki jądrowej i atomowej

Egzamin pisemny i ustny (jeżeli dobrze napiszemy egzamin pisemny, a jeśli źle pójdzie to jeszcze ustny i wtedy liczy się tylko ocena z ustnego)

Liczy się rozumienie, a nie wiedza !

Wykład jest poświęcony fizyce doświadczalnej.

Wprowadzenie do fizyki:

Fizyka nie tworzy, ale opisuje prawa. Do opisu stosuje się odpowiednią nomenklaturę.

Wielkości fizyczne – wszystko to co się da zmierzyć za pomocą określonej procedury, w sposób pośredni lub bezpośredni. Musimy podać jednostkę. Wielkości fizyczne dzielimy na skalary, określone tylko liczbą i wektory, określone większą ilością informacji (tensory potrzebują nawet więcej niż trzy informacje). Możemy budować wielkości pochodne. Działanie na skalarach jest równoważne z działaniami na liczbach. Należy jednak pamiętać, że dodawać (odejmować) możemy tylko te same wielkości fizyczne.

Działanie na wektorach jest bardziej skomplikowane. Dodawanie wektorów polega na dodaniu ich składowych, a geometrycznie na zaczepieniu początku drugiego wektora w końcu pierwszego. Odejmowanie jest działaniem przeciwnym, musimy określić wektor przeciwny i dodać go do pierwszego wektora. Mnożenie skalara przez wektor, polega na pomnożeniu liczby skalarnej, przez każdą liczbę wektora. Mnożenie dwóch wektorów, można dokonać iloczynem skalarnym lub wektorowym.

Iloczyn skalarny (daje wynik który jest liczbą) jest definiowany jako iloczyn długości obu wektorów i cosinusa kąta między oboma wektorami. Dwa wektory niezerowe mogą dać zero jeżeli są do siebie prostopadłe (cosα=90°). Praca jest iloczynem skalarnym wektora siły i wektora przemieszczenia (d- ang. displacement).

Iloczyn wektorowy daje wynik który jest wektorem, a zatem zapisany w postaci trzech liczb. Obliczony wektor z jest prostopadły do płaszczyzny wyznaczonej przez x i y. Jego długość to iloczyn długości wektorów x i y oraz sin kąta zawartego pomiędzy nimi. Zwrot wyznaczamy regułą śruby prawoskrętnej. Wtedy jeśli x jest skierowane w prawo, a y w lewo- dół, widzimy krzyżyk w kółku. Jeśli na odwrót, widzimy kropkę w kółku.

Dodawanie wektorów jest przemienne i łączne. Iloczyn skalarny jest przemienny. Iloczyn wektorowy nie jest przemienny. Piszemy zawsze skalar przed wektorem.

Mechanika

Punkt materialny- każde ciało składa się z nieskończenie wielu punktów materialnych.

Bryła sztywna - ma tę cechę że nie zmienia swoich kształtów. Po przemieszczeniu wzajemne położenie punktów względem siebie nie zmienia się. Nazywa się to izometrią. Każdą izometrię można przedstawić jako złożenie najwyżej trzech symetrii osiowych. Zachowanie bryły sztywnej sprowadza się więc do przesunięcia (translacji) i obrotu. W translacji wszystkie punkty przemieszczają się o ten sam wektor, a zatem wystarczy opisać przesunięcie jednego punktu, by opisać przesunięcie całego ciała.

Ruch jest zmianą położenia odbywającą się w czasie w danym układzie odniesienia. Układ odniesienie to układ względem którego dokonuje się pomiaru. Ruch jest względny i zależy od układu odniesienia. Przemieszczenie (d) to inaczej zmiana położenia (r). Zmiana położenia to położenie końcowe minus położenie początkowe. Dla dwóch różnych obserwatorów obserwowane położenia są inne, ale zmiana położenia jest taka sama. Ale pod warunkiem że położenie obserwatorów (układów odniesienia) się nie zmienia. Nie ma absolutnego układu odniesienia, a zatem absolutnego ruchu. Zawsze musimy umiejscowić opis w danym układzie odniesienia.

Pełen opis ruchu daje dopiero jego odniesienie do czasu d(t). Wprowadzono zatem prędkość v(t) i przyspieszenie a(t). Wartość średnia to wartość otrzymywana z co najmniej dwóch pomiarów. Informuje tylko o wyniku otrzymywanym z tych pomiarów. Prędkość średnia to zmiana położenia podzielona przez czas, w którym to nastąpiło. Prędkość chwilowa dotyczy nieskończenie krótkiego czasu, ale takiego nie możemy zmierzyć. Jeżeli założymy, że znamy prędkość chwilową, możemy mówić o przyspieszeniu średnim (Δv/Δt). Granica tego wyrażenia pozwala na obliczenie chwilowego przyspieszenia.

Tor ruchu to krzywa opisywana przez wszystkie punkty, w których ten obiekt się znajdował. Jest to coś więcej niż wielkość wektorowa. Prędkość chwilowa jest zawsze styczna do toru. Jeżeli tor nie jest linią prostą to prędkość na pewno się zmienia. W takim razie ciało to ma przyspieszenie (może przyspieszenia nie mieć jeśli porusza się po linii prostej i nie zmieniają się wartości).

W ruchu jednostajnym po okręgu zmienia się jednostajnie przemieszczenie, ale szybkość się nie zmienia. Ruch jednostajny po okręgu to jednak skrót myślowy (dotyczy tylko wartości prędkości, czyli potocznie szybkości).

Ruch niejednostajny (zmienny) to taki, w którym wartość prędkości nie jest stała). Jeżeli prędkość jest stała przyspieszenie jest równe zero (0). Jeśli ruch jest zmienny przyspieszenie jest różne od zera. Ruch zmienny może być jednostajnie zmienny i niejednostajnie zmienny. Ruch jednostajnie zmienny można opisać równaniami:

a= const

V=v₀ + at v₀=v(t=0)

S= s₀ + v₀t + ½ at² s₀=s(t=0)

Ruch jednostajny po okręgu. Wartość prędkości jest stała, ale kierunek zmienny. Przyspieszenie średnie jest równe zmianie wektora prędkości przez czas. Promień okręgu (R) jest zawsze prostopadły do wektora prędkości. Katy, których ramiona są do siebie prostopadłe, tworzą taki sam kąt jak te prostopadłe

a=v²/r.

Przyspieszenie jest prostopadłe do promienia.