FIZYKA DLA INFORMATYKOW

Dr hab. Bogdan Idzikowski

Podział Fizyki

• Fizyka klasyczna

• Fizyka kwantowa

Cele fizyki: poszukiwanie i poznania podstawowych praw przyrody, do których należą wszystkie zjawiska fizyczne.

XVII wiek - Prawo Coulomba (magnetyzm)

XIX wiek - Amper, Ohm, Faraday

WYKLAD 1

Cele i metody fizyki:

- Badanie własności ciał i istot zjawisk w otoczeniu ba drodze obserwacji i eksperymentów.

- formułowanie podstawowych praw przyrody

Język fizyki:

-definicje, prawa, równania, zasady, opisy doświadczeń, teorie itp.

Zasady oddziaływań - podstawowe oddziaływania:

Grawitacyjne, elektromagnetyczne, słabe i silne

Działy fizyki:

Fizyka klasyczna	Fizyka współczesna
- matematyka	- optyka
- termodynamika	- fizyka ciała stałego
- elektromagnetyzm	- fizyka atomowa

Każda dająca się zmierzyć wielkość nazywamy wielkością fizyczna. Wielkości fizyczne opisujemy wzorcami opisanymi w układzie SI ( System Internationale)

Podział wielkości fizycznych:

Podstawowe	Pochodne
- długość [m]	- siła
- masa [kg]	- prędkość
- czas [s]	- ciepło
- natężenie [A]	- ładunek
- temperatura [K]
- światłość [cd]

PRAWA NEWTONA

1. Ciało pozostaje w spoczynku lub w ruchu jednostajnym prostoliniowym jeżeli nie działa nań żadna siła lub gdy siły działające równoważą się.

II. Przyspieszenie ciała jest wprost proporcjonalne do siły wypadkowej działającej na to ciało i odwrotnie proporcjonalne do jego masy.

III. Gdy ciało 1 działa na ciało 2 to ciało 2 działa na ciało 1.

Siły możemy nazwać akcja i reakcja. Każdej akcja towarzyszy reakcja równa sile jednak przeciwnie skierowana.

WEKTORY I SKALARY

Rodzaje wektorów:

• wektor zaczepiony w punkcie

• wektory związane z prosta

• wersor ( wektor jednostkowy - działający w układzie 3D)

Dodawanie wektorów:

a b a+b=c a

c

b

Mnożenie wektorów:

a * b = ab * cos B

a

B

b

Zasady statystyki

1. Działanie dwóch sił P₁ i P₂ można zastąpić działaniem jednej siły R której wartość liczbowa wynosi:

R= √P1/2 + P2/2 + 2P₁ * P₂ * cosα

P₁ R

P₂ α

2. Jeżeli do ciała przyłożona są dwie siły to równoważą się tylko wtedy gdy mają taki sam kierunek i siłę działania ale przeciwny zwrot:

P₁ = P₂

P₁ P₂

3. Skutek działania dowolnego układu sił przyłożonego nie zmieni się jeżeli dodamy do tego układu lub odejmiemy od niego układ równoważących się sił P₁ - P₂

P₁

- P₂ P₂

4. Zasada zesztywnienia.

5. Zasada działania i przeciwdziałania

6. Zasada oswobodzania od więzów

Tarcie - Opory związane z przesuwaniem się dwóch ciał które są w bliskim kontakcie.

Rodzaje tarcia: ślizgowe, toczne, w czopie)

WYKŁAD 2

Rodzaje fal:

• poprzeczne: kierunek drgań jest prostopadły do kierunku rozchodzenia fali.

Przykłady: fale na wodzie, drgania struny, fala elektromagnetyczna

• podłużne: kierunek drgań jest równoległy do kierunku rozchodzenia się fali.

Przykłady: fale dźwiękowe

Własności fali:

DŁUGOŚĆ - Odległość λ pomiędzy punktami o identycznych własnościach.

AMPLITUDA - maksymalne odchylenie A od punktu równowagi.

Liczba falowa: k = 2Π / λ

OKRES - czasu w jakim punkt fali wykonuje jedno pełne drganie.

CZĘSTOTLIWOŚĆ - ilość drgań w ciągu 1 sekundy f = 1 / t

Prędkość fazowa: Prędkość z jaką przemieszcza się czoło fali

V = λ/T = (2Π/k)/T = (2Π/T)/k = ω/k

WNIOSEK: ( relacja prędkości faz a amplitudy) Prędkość fazowa zależy jedynie od własności ośrodka w którym rozchodzi się fala a nie zależy od te amplitudy.

Równanie fali:

W punkcie x=0 znajduje się źródło fali powodujące zaburzenia ośrodka według równania.

Y(0,t) = A cos(ωt+0)

Zaburzenie to ...... do punktu x=b po czasie

τ = x/v = (k/ω) x

Zmiany w punkcie x=b są opóźnione o τ względem zmian w punkcie x=0

Y(x,t) = Acos(t-τ)+φ) φ - przesunięcie fazowe

Egeria fali dźwiękowej

S(x,t) = s max cos (ωt - kx) kx - położenie punktu

Energia kinetyczna

ΔK= ½ (ρAΔx)(- ωsmax cos(ωt-kx) ρ - gęstość

Wiosek: Fala przenosi energie

Energia fali - gęstość strumienia energii

Gęstość - ilość energii przepływającej w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni.

INTERFERENCJA FALI

Dudnienia - interferencja fali o zbliżonych częstotliwościach.

ω1 = ω2

Zasada Huygens'a

Wszystkie punkty do których dociera czoło fali stają się wtórnymi źródłami fali rozchodzącej się z prędkością taką samą jak fala pierwotna.

Dyfrakcja - zdolność rozchodzenia

Ograniczenia: powierzchnie obrazu jakie możemy uzyskać za pomocą przyrządów prądów optycznych.

Pytania na teście + niebieskie zaznaczenia

Zasada powstawania hologramów

Odp: przesunięcie fazowe między falą przedmiotu i odniesienia

Rodzaje fali: ....

Fala elektromagnetyczna to: poprzeczna

Własności fali.

---