WYKŁAD. WSTEP DO FIZYKI I semestr (15 godz.) FIZYKA II semestr (30 godz.) sala A D10, poniedziałek godz

Transkrypt

1 WYKŁAD WSTEP DO FIZYKI I semestr (15 godz.) FIZYKA II semestr (30 godz.) sala A D10, poniedziałek godz dr hab. inż. Andrzej Baczmański, Prof. AGH Pokój 317 (III p, D10), tel Andrzej.Baczmanski@fis.agh.edu.pl WAŻNE INFORMACJE: 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: B. Plan wykładu C. Zasady wystawiania oceny końcowej (i ocen cząstkowych) D. Inne informacje dotyczące np. odrabiania zajęć 1

2 WAŻNE INFORMACJE: Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki - I rok: (w przygotowaniu) A. Dodatkowe materiały i przykłady B. Zakres materiału obowiązujący do egzaminu C. Przykładowy egzamin (w drugim semestrze) D. Bieżące informacje 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). 2

3 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 Przykład 1: Opis matematyczny ruch pocisku zjawisko fizyczne Opis rzutu ukośnego jest ogólny i dotyczy dowolnego ciała. * opis położenia (układ współrzędnych) x = (v cos α)t 0 2 gt y = (v0 sin α)t 2 z g y = (tg α)x x 2 2(v0 cos α) tor ruchu - parabola 2 2 v0 sin 2α z = g zasięg * wielkości i parametry ruchu * równania ruchu * rozwiązania równań 2 0 v sinα t = g czas lotu 3

4 Przykład 2: Prawa Maxwella (1864) Prawo Równanie 1 prawo Gaussa dla elektryczności Q Ed S = ε r ε 0 2 prawo Gaussa dla magnetyzmu 3 uogólnione prawo Faradaya 4 uogólnione prawo Ampère'a B d S = 0 dφb Ed l = d t dφe B d l = µ rµ 0ε rε 0 + µ rµ 0I d t oraz siła Lorentza F = q E + q v B elektrostatyka prądy elektryczne magnetyzm fale elektromagnetyczne PODSUMOWANIE: Fizyka jest nauką poszukującą podstawowych praw opisujących zjawiska zachodzące w przyrodzie. 4

5 2) Przedmiot badań i działy fizyki - czyli od cząstek elementarnych do kosmologii fizyka astrofizyka, kosmologia optyka, fizyka atomowa fizyka cząstek elementarnych i wysokich energii fizyka materii (ciało stałe, ciecze, gazy) 1) Cząstki elementarne Szukamy podstawowego budulca materii cząstek elementarnych oraz sił jakie między nimi występują. Model standardowy - teoria Oddziaływanie grawitacyjne: grawiton? 5

6 Oddziaływania w przyrodzie grawitacyjne słabe elektromagnetyczne silne Budowa materii 6

7 Fizyka wysokich energii 2012 LEP Large electron pozytron collider, LHC- Large hadron collider (planowane 7 TeV) 2) Astrofizyka W kosmologii poszukuje się modelu i praw opisujących powstanie i ewolucję Wszechświata. Wykorzystuje się w tym celu metody fizyczne. Sonda WMAP Promieniowanie mikrofalowe tła ( T 2.7 K ) świece standardowe 7

8 Modele kosmologiczne wiek Wszechświata (ok mld lat) w ciągu ostatnich 5 mld lat Wszechświat nie tylko nie zmniejszał tempa ekspansji, lecz je przyspieszał!!!! Rozmiar: lat świetlnych czyli m Budowa wszechświata Ciężkie pierwiastki 0.03% Neutrina 0.3% Gwiazdy 0.5% H i He 4 % Ciemna energia 70% Ciemna materia 25% 8

9 3) Cząsteczki, atomy, optyka... lasery CD (laser) Spektroskopia optyczna 4) Fizyka fazy skodensowanej Dioda tunelowa - Leo Esaki - ur.1925 (Japonia) Tranzystor J. Bardeen, W.H. Brattain, W. Shockley - USA twarde dyski (magnetyzm) Albert Fert Peter Grünberg The Nobel Prize in Physics 2007 "for the discovery of Giant Magnetoresistance" nadprzewodniki Ciekłe kryształy 9

10 Jednostki podstawowe Równania matematyczne (opisujace zjawiska fizyczne) wyrażają ilościowe relacje między wielkościami fizycznymi Pomiary określające liczbowo stosunek danej wielkości do przyjętej jednostki 10

11 Równania matematyczne (opisujace zjawiska fizyczne) wyrażają ilościowe relacje między wielkościami fizycznymi Pomiary określające liczbowo stosunek danej wielkości do przyjętej jednostki liczba Avogadra NA = 6, mol -1 Równania matematyczne (opisujace zjawiska fizyczne) wyrażają ilościowe relacje między wielkościami fizycznymi Pomiary określające liczbowo stosunek danej wielkości do przyjętej jednostki 11

12 Równania matematyczne (opisujace zjawiska fizyczne) wyrażają ilościowe relacje między wielkościami fizycznymi Pomiary określające liczbowo stosunek danej wielkości do przyjętej jednostki Równania matematyczne (opisujace zjawiska fizyczne) wyrażają ilościowe relacje między wielkościami fizycznymi Pomiary określające liczbowo stosunek danej wielkości do przyjętej jednostki światłość jest równa 1 kandeli dla światła monochromatyczne o częstości 5, Hz i i energetycznym natężeniu promieniownia 1/683 W/sr. (wizualną jasność źródła światła) 12