Fizyka 2, wykład 1. Kiedy? Piątek, godz Gdzie? Sala 322 /A1 Z kim? dr inż. Janusz Andrzejewski

Transkrypt

1 Fizyka 2, wykład 1 Kiedy? Piątek, godz Gdzie? Sala 322 /A1 Z kim? dr inż.

2 Co to jest fizyka? Przedmiot mało lubiany przez uczniów/studentów Przedmiot mało ciekawy i nudny Przedmiot trudny, który trzeba zakuć i zdać Nie przydaje się do niczego w życiu (?) Jest nauką Jest potrzebna inżynierowi Znajomość nie pomaga w studiowaniu innych przedmiotów Pomaga w życiu codziennym (?)

3 Wikipedia Nauka autonomiczna część kultury służąca wyjaśnieniu funkcjonowania świata, w którym żyje człowiek. Nauka jest budowana i rozwijana wyłącznie za pomocą tzw. metody naukowej lub metod naukowych nazywanych też paradygmatami nauki poprzez działalność badawczą prowadzącą do publikowania wyników naukowych dociekań. Proces publikowania i wielokrotne powtarzanie badań w celu weryfikacji ich wyników prowadzi do powstania wiedzy naukowej. Zarówno ta wiedza jak i sposoby jej gromadzenia określane są razem jako nauka. Jako metodę naukową rozumie się: całokształt sposobów badawczego docierania do prawdy i pojęciowego przedstawiania jej, sposób uzyskiwania materiału naukowego do prowadzenia badań. W pierwszym znaczeniu metoda naukowa to ogół czynności i sposobów niezbędnych do rozwiązywania problemów naukowych, do tworzenia prac naukowych i do oceny wyników tych działań. 3

4 Co to jest fizyka? Fizykato nauka przyrodnicza badająca podstawowe zjawiska, które zachodzą w otaczającym nas świecie. W szczególności fizyka zajmuje się zagadnieniami związanymi z energią i materią. Fizycy szukają odpowiedzi na pytania takie, jak: z czego składają się różne ciała? jakie oddziaływania zachodzą między nimi? skąd w ogóle wzięła się materia? (Encyklopedia naukowa dla dzieci i młodzieży, Wydawnictwo MUZA S.A., Warszawa 1996) Fizyka -nauka przyrodnicza zajmująca się badaniem ogólnych właściwości materii i zjawisk w niej zachodzących oraz wykrywaniem ogólnych praw, którym te zjawiska podlegają. (Słownik języka polskiego, Wydawnictwo PWN, Warszawa 1982) Fizyka-nauka której przedmiotem są prawa zjawisk przyrody z wyjątkiem zjawisk biologicznych. Prawa Fizyka-nauka której przedmiotem są prawa zjawisk przyrody z wyjątkiem zjawisk biologicznych. Prawa te są poznawane i sprawdzane przez doświadczenia i obserwacje, przy czym ważne jest dla fizyki aspekt ilościowy zjawisk, czyli wyniki pomiarów. Prawa przyrody wyrażone są w fizyce w postaci związków matematycznych między wielkościami fizycznymi, fizyka jest więc nauką przyrodniczą, a jednocześnie nauką ścisłą.dawniej i lepiej poznane działy fizyki zalicza się zwykle do tzw. fizyki klasycznej. Wśród najważniejszych działów fizyki klasycznej wymienić należy mechanikę (z akustyką), naukę o cieple i fizykę statystyczną, optykę oraz naukę o elektryczności i magnetyzmie, z tym jednak że zakresy poszczególnych działów często przenikają się, co jest objawem fundamentalnej jedności fizyki. Według poglądu ogólnie obecnie przyjęto szczególną teorię względności zalicza się również do fizyki klasycznej. Znamieniem tzw. fizyki nowoczesnej jest to, że obejmuje ona te wszystkie dziedziny fizyki, w których znajduje zastosowanie mechanika kwantowa. Należą tu przede wszystkim kwantowa teoria pola, oddziaływania wysokich energii, fizyka cząstek elementarnych, fizyka jądrowa, fizyka atomowa, fizyka ciała stałego i fizyka cieczy kwantowych. W tych dziedzinach przejawia się obecnie największa aktywność badawcza. (Słownik fizyczny, Wydawnictwo Wiedza Powszechna, Warszawa 1984)

5 ROK AKADEMICKI 2013/ SEMESTR ZIMOWY Sesja egzaminacyjnaobejmuje 13 dni roboczych i trwa od 31 I 2014 r. do 18 II 2014 r. plus 2 soboty ( 8 II i 15 II 2014 r.) Przerwa międzysemestralna obejmuje 4 dni robocze i trwa od 19 II 2014 r. do 24 II 2014 r. 5

6 Podsumowanie wyników egzaminu 15)Jak wysoko nad powierzchnią Ziemi h, ciało swobodnie puszczone będzie poruszało się z przyśpieszeniem 7[m/s 2 ]? Dane: G= [Nm 2 /kg 2 ]; Mz= [kg]; Rz=6370[km]; h= Odpowiedzi poprawnych 64, czyli 31.8% piszących 7) Które ze stwierdzeń, tyczących się II zasady dynamiki jest prawdziwe: a) siła wypadkowa działająca na ciało jest równa iloczynowi masy i przyśpieszenia ciała b) popęd siły wypadkowej działającej na ciało równy jest pędowi tego ciała c) zmiana pędu ciała w kierunku osi Y do czasu w którym ta zmiana nastąpiła równa jest składowej siły wypadkowej działającej w kierunku osi Y d) iloczyn masy ciała razy składowa przyśpieszenia jest równa składowej siły prostopadłej do przyśpiesz. 6

7 Cele przedmiotu C1. Nabycie podstawowej wiedzy, uwzględniającej jej aspekty aplikacyjne, z następujących działów elektrodynamiki klasycznej: C1.1. Elektrostatyki. C1.2. Prądu elektrycznego. C1.3. Magnetostatyki. C1.4. Indukcji elektromagnetycznej i równań Maxwella. C1.5. Fal elektromagnetycznych. C1.6. Optyki falowej. C2. Nabycie podstawowej wiedzy, uwzględniającej jej aspekty aplikacyjne, z następujących działów fizyki współczesnej: C2.1. Szczególnej teorii względności. C2.2. Fizyki kwantowej. C2.3. Podstaw fizyki ciała stałego. C2.4. Fizyki jądra atomowego. C2.5. Cząstek elementarnych i astrofizyki. 7

8 Cele przedmiotu C3. Poznanie podstawowych technik i metod pomiarowych wybranych wielkości fizycznych. C4. Zdobycie umiejętności: C4.1. Planowania i wykonywania doświadczeń w Laboratorium Podstaw Fizyki (LPF) polegających na doświadczalnej weryfikacji wybranych praw/zasad fizyki i mierzeniu wielkości fizycznych. C4.2. Opracowania wyników pomiarów. C4.3. Szacowania niepewności pomiarowych. C4.4. Opracowania pisemnego raportu z przeprowadzonych pomiarów z wykorzystaniem oprogramowania użytkowego. 8

9 Program wykładu Wykład Tematy Liczba godzin W-y 1, 2 Sprawy organizacyjne. Podstawy matematyczne analizy pól wektorowych Elektrostatyka W. 3 Prąd elektryczny 2 W-y 4, 5 Magnetostatyka 4 W. 6 Indukcja elektrostatyczna. Równania Maxwella 2 W. 7 Fale elektromagnetyczne 2 W. 8 Podstawy optyki falowej 2 W. 9 Elementy szczególnej teorii względności 2 W-y Fizyka kwantowa 6 W. 13 Podstawy fizyki ciała stałego 2 W. 14 Elementy fizyki jądrowej 2 W. 15 Wybrane zagadnienia fizyki cząstek elementarnych i astrofizyki 2 Suma godzin

10 Literatura podstawowa [1] D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, tom 1. i 2., Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003; J. Walker, Podstawy fizyki. Zbiór zadań, PWN, Warszawa [2] I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, tom 1 i 2, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa, [3] K. Jezierski, B. Kołodka, K. Sierański, Zadania z rozwiązaniami, cz. 1., i 2., Oficyna Wydawnicza SCRIPTA, Wrocław [4] W. Salejda, Fizyka a postęp cywilizacyjny, opracowanie dostępne w pliku do pobrania pod adresem cyjny.pdf [5] W.Salejda, Metodologia fizyki, opracowanie dostępne w pliku do pobrania pod adresem 10

11 Literatura uzupełniająca [1] J. Massalski, M. Massalska, Fizyka dla inżynierów, cz. 1., WNT, Warszawa [2] J. Orear, Fizyka, tom 1., WNT, Warszawa [3] Z. Kleszczewski, Fizyka klasyczna, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice [4] L. Jacak, Krótki wykład z fizyki ogólnej, Oficyna Wydawnicza PWr, Wrocław 2001; podręcznik dostępny na stronie Dolnośląskiej Biblioteki Cyfrowej. [5] K. Sierański, K. Jezierski, B. Kołodka, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. 1. i 2., Oficyna Wydawnicza SCRIPTA, Wrocław 2005; K. Sierański, J. Szatkowski, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. 3., Oficyna Wydawnicza SCRIPTA, Wrocław [6] W. Salejda, R. Poprawski, J. Misiewicz, L. Jacak, Fizyka dla wyższych szkół technicznych, Wrocław 2001; dostępny jest obecnie rozdział Termodynamika pod adresem: ika.pdf [7] Witryna dydaktyczna Instytutu Fizyki PWr; zawiera duży zbiór materiałów dydaktycznych 11

12 Cel wykładu Nauczenie studentki/studenta myślenia Zrozumienie podstawowych pojęć fizyki Umiejętność stosowania podstawowych pojęć fizyki Poznanie podstawowych praw fizyki oraz ich stosowanie Scalenie fizyki z życiem codziennym 12

13 Wykład Należy uczęszczać na zajęcia Niegrzeczne i niekulturalne jest przeszkadzanie na wykładzie Zaliczenie egzamin pisemny Pytania testowe w którym można otrzymać ujemne punkty Proste problemy fizyczne które należy rozwiązać i obliczyć (liczba + wielkość fizyczna) 13

14 Elektromagnetyzm 1. «dział fizyki zajmujący się zagadnieniami dotyczącymi współzależności zjawisk magnetycznych i elektrycznych» 2. «ogół zjawisk magnetycznych wywoływanych przez prąd elektryczny» bursztyn (gr. electron ) magnetyt (gr. magnetite ) 14

15 Ładunek elektryczny Natura ładunku jest ziarnista, dyskretna, kwantowa Q = ne e = C Ładunek punktowy ładunkiem elektrycznym punkt materialny obdarzony różnym od zera Zasada zachowania ładunku sumaryczny ładunek układu odosobnionego jest wielkością stałą (algebraiczna suma ładunków w układzie izolowanym jest stała i nie zmienia się w czasie) q i = const i Prawo niezmienności ładunku elektrycznego-wartość ładunku elektrycznego nie zależy od jego prędkości i jest taka sama we wszystkich układach inercjalnych. 15

16 Ładunek elektryczny 16

17 Ładunek dodatni i ujemny Istnieją dwa rodzaje ładunku: ładunek dodatni i ładunek ujemny. Jeżeli ciało zawiera jednakowe ilości ładunku dodatniego i ładunku ujemnego, jest elektrycznie obojętne. Jeżeli dwa rodzaje ładunku nie równoważą się, to jest naładowane elektrycznie. Określenie dodatni i ujemny zostało wprowadzone przez Benjamina Franklina 17

18 Ładunek jest skwantowany Ładunek elektryczny to własność cząstek elementarnych. 1 kulomb to ilość ładunku przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika w ciągu 1 sekundy, jeśli przez przewodnik płynie prąd o natężeniu 1 ampera. 1 C to około 6.25x10 18 cząstek elementarnych 18

19 Ładunek jest zachowany anihilacja kreacja pary W układzie izolowanym elektrycznie algebraiczna suma ładunków elektrycznych jest stała. Fakt: W zwyczajnej materii ładunki dodatnie i ujemne występują w dokładnie równych ilościach, z fantastyczną dokładnością, przez co ich działanie zostaje niemal całkowicie zneutralizowane 19

20 Ładunki dodatnie i ujemne 20

21 Ładowanie 21

22 Ładowanie przez indukcje 22

23 Przewodniki, izolatory Anglik, Stephen Gray ( ) wyróżnił 2 rodzaje materiałów: -Przewodnik materiał który łatwo przenosi(przewodzi) ładunki -Izolator materiał który nie przewodzi ładunków Obecnie wyróżnia się ponadto: - półprzewoniki - nadprzewodniki 23