Fizyka. Program Wykładu. Program Wykładu c.d. Literatura. Rok akademicki 2013/2014

Transkrypt

1 Program Wykładu Fizyka Wydział Zarządzania i Ekonomii Rok akademicki 2013/2014 Mechanika Kinematyka i dynamika punktu materialnego Zasady zachowania energii, pędu i momentu pędu Podstawowe własności pola grawitacyjnego Elementy mechaniki płynów Ciepło Ciepło, praca, energia wewnętrzna, przemiany gazowe Elementy kinetycznej torii gazów Entropia, procesy odwracalne i nieodwracalne Zasady termodynamiki Przejścia fazowe Ruch drgający i falowy Oscylator harmoniczny, składanie drgań Fale sprężyste Podstawowe własności fal akustycznych Gęstość energii i natężenie fali Parametry ośrodka, impedancja falowa Program Wykładu c.d. Optyka Elementy optyki geometrycznej Optyka falowa: dyspersja, interferencja dyfrakcja i polaryzacja fal Podstawy holografii Źródła promieniowania Szczególna teoria względności Postulaty Einsteina Transformacja Lorentza i jej konsekwencje Optyka relatywistyczna Elektryczność i magnetyzm Fizyka jądrowa Budowa jądra atomowego Siły jądrowe Promieniotwórczość Fizyka kwantowa Dualizm korpuskularno-falowy Funkcja falowa Zasada nieokreśloności Heisenberga Równanie Schrödingera Literatura Sawieliew I.W. Wykłady z fizyki, tom 1-3, PWN Bobrowski Cz., Fizyka, WNT Orear J., Fizyka, tom 1 i 2, WNT Resnick R., Halliday D., Fizyka, tom 1 i 2, PWN Halliday D., Resnick R., Walker J., Podstawy fizyki, tom 1-5, PWN 1

2 Oficjalne materiały w informacje w internecie ie/zaoczne/index.html Warunki zaliczenia Zajęcia z przedmiotu FIZYKA są realizowane w postaci wykładów i laboratoriów. Obecność na laboratoriach jest obowiązkowa i podlega sprawdzaniu. Wykład zaliczany jest na podstawie egzaminu pisemnego - test Warunki zaliczenia ocena końcowa Ocena końcowa to średnia arytmetyczna z ocen z testu i laboratorium. Kryteria oceniania testu przedstawione są poniżej: <50% niedostateczny 50-58% dostateczny 59-66% dostateczny plus 67-74% dobry 75-82% dobry plus 83-90% bardzo dobry % celujący Prosty eksperyment? Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego Wahadło matematyczne punkt materialny o masie m zawieszony na nieważkiej i nierozciągliwej nici Wahadło fizyczne np. mała kulka o masie m zawieszona na długiej nici Problemy: kryterium przybliżenia punktu materialnego kulką nierozciągliwość i nieważkość fizycznej nici stosowalność formalnego opisu wahadła matematycznego w przypadku wahadła fizycznego 2

3 Prosty eksperyment cd. Dla małych wartości kąta wychylenia można przyjąć: Prosty eksperyment cd. F 2=Qsinα F 2=ma=mgsinα= mg x l S l sinα= x l Siła F 2 jest skierowana przeciwnie do kierunku wychylenia i jest proporcjonalna do wychylenia stąd można uważać ruch wahadła za ruch harmoniczny a= 4π2 4π2 g T2x T 2x= l x l T =2π g Pierwszy problem: co w praktyce oznaczają małe kąty? Czy S rzeczywiście jest równe x? g= 4π2 T 2l W celu wyznaczenia g należy wykonać pomiary l i T Prosty eksperyment? c.d. Prosty eksperyment? c.d. źródło niepewności odczyt skali oraz konieczność interpolacji np. pomiędzy podziałkami miarki pomiar czasu i długości Zagadnienie definicji niepewności powstające ze względu na nieprecyzyjne określenie dwóch punktów np. pomiar długości wahadła fizycznego, określenie chwili zwrotu wahadła 1. Załóżmy, że uporaliśmy się z problemami definicji oraz że jesteśmy w stanie oszacować niepewności pomiarów czasu drgań i długości wahadła 2. Jak te niepewności przenoszą się na wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego? 3

4 Wektory Składanie wektorów Układ współrzędnych kartezjańskich na płaszczyźnie Układ współrzędnych kartezjańskich w przestrzeni 3-wymiarowej Dodawanie dwóch wektorów Geometryczna reprezentacja wektorów Wersory wektory bazowe Pochodna funkcji Funkcja gładka Funkcja niegładka 4

5 Wykład 1 Mechanika kinematyka i dynamika punktu materialnego Mechanika dział fizyki zajmujący się ruchem, równowagą i oddziaływaniem ciał Mechanika Klasyczna opiera się na trzech zasadach dynamiki Newtona i bada ruchy ciał makroskopowych (mechanika newtonowska) Kinematyka nauka o ruchu bez uwzględniania wywołujących go sił Dynamika kinetyka i statyka Kinetyka badanie ruchu ciał pod wpływem działających na nie sił Statyka badanie stanów równowagi Kinematyka punktu materialnego Ruch zachodzi w przestrzeni i w czasie Bada się go względem układu odniesienia, składającego się ze zbioru nieruchomych względem siebie ciał, który służy do rozpatrywania ruchu innych ciał, z odmierzającego czas zegara Typowy problem mechaniki polega na tym, że znając stan układu w pewnej początkowej chwili czasu t 0, a także rządzące ruchem prawa- trzeba opisać stany układu dla wszystkich późniejszych chwil t. Problem ten, jak każdy problem fizyczny, nie musi być rozwiązany zupełnie ściśle. Zawsze stosuje się pewne przybliżenia, czyli pomija się pewne czynniki, które w danym przypadku nie są istotne. Punkt materialny ciało, którego rozmiary w warunkach danego zagadnienie są zaniedbywalne Położenie punktu materialnego można opisać przez podanie trzech kartezjańskich współrzędnych tego punktu. Poruszający się punkt materialny zakreśla w przestrzeni pewną linię, którą nazywamy torem 5

6 Prędkość punktu materialnego jest to wielkość wektorowa, charakteryzująca szybkość przemieszczania się cząstki po torze, a także uwzględniająca kierunek i zwrot ruchu cząstki w każdej chwili czasu Droga przebyta przez cząstkę wzdłuż toru Wykres modułu wektora prędkości od czasu Średnia wartość modułu wektora prędkości w czasie od t 1 do t 2 Średnia wartość wektora prędkości w czasie od t 1 do t 2 Droga przebyta przez cząstkę wzdłuż toru stanowi pole powierzchni figury ograniczonej krzywa v(t) i prostymi t=t 1, t=t 2 oraz osią czasu 6

7 przyspieszenie Przyspieszenie cząstki nazywamy szybkość zmian wektora prędkości przyspieszenie Przyspieszenie styczne i normalne przyspieszenie Przyspieszenie styczne i normalne Obroty o skończone kąty nie składają się zgodnie z regułą równoległoboku, nie mogą być więc uważane za wektory Bardzo małe obroty można uważać za wektory R promień krzywizny toru 7

8 Prędkość kątowa ciała Prędkość kątowa ciała, cd. W ruchu po okręgu wektor skierowany wzdłuż osi obrotu ciała i mający zwrot określony regułą śruby prawoskrętnej W ruchu obrotowym jednostajnym T - czas jednego obrotu Gdy punkt O leży na osi obrotu ciała f - ilość obrotów w jednostce czasu Pamiętamy, że w ruchu po okręgu Przyspieszenie kątowe Wektor prędkości kątowej może się zmieniać zarówno z powodu zmian prędkości obrotów ciała wokół osi (zmiany modułu wektora prędkości kątowej), jak i z powodu obracania się samej osi w przestrzeni (zmiany kierunku wektora prędkości kątowej) Przyspieszenie normalne i styczne w ruchu po okręgu (wokół nieruchomej osi) Przyspieszenie normalne Przyspieszenie styczne 8