1.6. Ruch po okręgu. ω =

Podobne dokumenty
DYNAMIKA dr Mikolaj Szopa

Podstawowy problem mechaniki klasycznej punktu materialnego można sformułować w sposób następujący:

Elementy dynamiki klasycznej - wprowadzenie. dr inż. Romuald Kędzierski

Podstawy fizyki sezon 1 II. DYNAMIKA

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Dynamika

Fizyka współczesna Co zazwyczaj obejmuje fizyka współczesna (modern physics)

Warunki uzyskania oceny wyższej niż przewidywana ocena końcowa.

FIZYKA-egzamin opracowanie pozostałych pytań

Wykład FIZYKA I. 3. Dynamika punktu materialnego. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Oddziaływania fundamentalne

ROZKŁAD MATERIAŁU Z FIZYKI I ASTRONOMII KLASIE PIERWSZEJ W LICEUM PROFILOWANYM

Podstawy fizyki sezon 1 II. DYNAMIKA

DYNAMIKA SIŁA I JEJ CECHY

LXVII OLIMPIADA FIZYCZNA ZAWODY II STOPNIA

Wykłady z Fizyki. Magnetyzm

Oddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.

Program zajęć wyrównawczych z fizyki dla studentów Kierunku Biotechnologia w ramach projektu "Era inżyniera - pewna lokata na przyszłość"

Treści nauczania (program rozszerzony)- 25 spotkań po 4 godziny lekcyjne

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

FIZYKA Podręcznik: Fizyka i astronomia dla każdego pod red. Barbary Sagnowskiej, wyd. ZamKor.

Atomowa budowa materii

Praca. Siły zachowawcze i niezachowawcze. Pole Grawitacyjne.

SPIS TREŚCI ««*» ( # * *»»

Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5

Kinematyka, Dynamika, Elementy Szczególnej Teorii Względności

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

SZCZEGÓŁOWE WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI KLASA II

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 26.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

I. Poziom: poziom rozszerzony (nowa formuła)

Elektrostatyka ŁADUNEK. Ładunek elektryczny. Dr PPotera wyklady fizyka dosw st podypl. n p. Cząstka α

Wykład FIZYKA I. 5. Energia, praca, moc. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

MECHANIKA 2. Zasady pracy i energii. Wykład Nr 12. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Praca, moc, energia INZYNIERIAMATERIALOWAPL. Kierunek Wyróżniony przez PKA

Spis treści. Tom 1 Przedmowa do wydania polskiego 13. Przedmowa 15. Wstęp 19

FALOWA I KWANTOWA HASŁO :. 1 F O T O N 2 Ś W I A T Ł O 3 E A I N S T E I N 4 D Ł U G O Ś C I 5 E N E R G I A 6 P L A N C K A 7 E L E K T R O N

MECHANIKA 2. Zasady pracy i energii. Wykład Nr 12. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Mechanika ogólna. Kinematyka. Równania ruchu punktu materialnego. Podstawowe pojęcia. Równanie ruchu po torze (równanie drogi)

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

POLE MAGNETYCZNE Magnetyzm. Pole magnetyczne. Indukcja magnetyczna. Siła Lorentza. Prawo Biota-Savarta. Prawo Ampère a. Prawo Gaussa dla pola

Opis ruchu obrotowego

Zasady dynamiki Newtona. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Fizyka wykład dla studentów kierunku Informatyka Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej

I. Poziom: poziom rozszerzony (nowa formuła)

EGZAMIN MATURALNY 2010 FIZYKA I ASTRONOMIA

Fizyka współczesna. Jądro atomowe podstawy Odkrycie jądra atomowego: 1911, Rutherford Rozpraszanie cząstek alfa na cienkich warstwach metalu

Feynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.1, Mechanika, szczególna teoria względności / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7.

Fizyka 4. Janusz Andrzejewski

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

Klasa 1. Zadania domowe w ostatniej kolumnie znajdują się na stronie internetowej szkolnej. 1 godzina fizyki w tygodniu. 36 godzin w roku szkolnym.

PRACA. MOC. ENERGIA. 1/20

zadania zamknięte W zadaniach od 1. do 10. wybierz i zaznacz jedną poprawną odpowiedź.

MiBM sem. III Zakres materiału wykładu z fizyki

Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI.

Materiały pomocnicze 11 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Magnetyzm cz.i. Oddziaływanie magnetyczne Siła Lorentza Prawo Biote a Savart a Prawo Ampera

Magnetyzm. Magnetyzm zdolność do przyciągania małych kawałków metalu. Bar Magnet. Magnes. Kompas N N. Iron filings. Biegun południowy.

Ładunki elektryczne. q = ne. Zasada zachowania ładunku. Ładunek jest cechąciała i nie można go wydzielićz materii. Ładunki jednoimienne odpychają się

ZAKRES MATERIAŁU DO MATURY PRÓBNEJ KL III

Oddziaływania te mogą być różne i dlatego można podzieli je np. na:

Odp.: F e /F g = 1 2,

Podstawy fizyki. Wykład 1. Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 27.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Treści dopełniające Uczeń potrafi:

2.3. Pierwsza zasada dynamiki Newtona

Zasady dynamiki Newtona. Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd

Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań.

Zasady dynamiki Isaak Newton (1686 r.)

FIZYKA. Wstęp cz. 1. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

Podstawy fizyki sezon 1 VII. Pole grawitacyjne*

Podstawy fizyki wykład 8

Theory Polish (Poland)

Plan wynikowy. z fizyki dla klasy pierwszej liceum profilowanego

Magnetyzm cz.i. Oddziaływanie magnetyczne Siła Lorentza Prawo Biote a Savart a Prawo Ampera

Wyznaczanie stosunku e/m elektronu

Podstawy fizyki sezon 1 III. Praca i energia

Część I. MECHANIKA. Wykład KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO

Zasady dynamiki Newtona. Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd

Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM

Wykład 2. podstawowe prawa i. Siły w przyrodzie, charakterystyka oddziaływań. zasady. Praca, moc, energia. 1. Jakie znamy siły???

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

Pole elektromagnetyczne. Równania Maxwella

Prawa ruchu: dynamika

FIZYKA I ASTRONOMIA RUCH JEDNOSTAJNIE PROSTOLINIOWY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE OPÓŹNIONY

8. OPORY RUCHU (6 stron)

Promieniowanie jonizujące

Równa Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym

30P4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM PODSTAWOWY

POLE MAGNETYCZNE W PRÓŻNI

Ruch obrotowy bryły sztywnej. Bryła sztywna - ciało, w którym odległości między poszczególnymi punktami ciała są stałe

D Y N A M I K A Na początek kilka powodów dla których warto uczyć się dynamiki:

DZIAŁ TEMAT NaCoBeZu kryteria sukcesu w języku ucznia

Szczegółowy rozkład materiału z fizyki dla klasy II gimnazjum zgodny z nową podstawą programową.

Czego można się nauczyć z prostego modelu szyny magnetycznej

Transkrypt:

1.6. Ruch po okręgu W przykładzie z wykładu 1 asteroida poruszała się po okręgu, wartość jej prędkości v=bω była stała, ale ruch odbywał się z przyspieszeniem a = ω 2 r. Przyspieszenie w tym ruchu związane było ze zmianą kierunku prędkości. v a Omówimy ruch ciała po okręgu w ogólnym przypadku. y v ( t + t) r v (t) ϕ x s Położenie ciała na okręgu określa jednoznacznie kąt ϕ mierzony w radianach - droga kątowa, liczony względem obranej osi Ox. Ruch ciała określa funkcja ϕ =ϕ (t). s ϕ = [ ϕ] = radian r s - długość łuku, r - promień ω = lim t 0 ϕ = t lim t 0 1 r s t 1 = r d s dt 1

v r Prędkość kątowa ω: =, ω -1 [ ω] = s Prędkość kątową możemy traktować jako wektor skierowany prostopadle do płaszczyzny okręgu, którego zwrot wyznacza reguła śruby prawoskrętnej. ω O r v = ω r. Przyspieszenie styczne: a t dω = r = ε r, dt v ω Związek między prędkością liniową i prędkością kątową ω. a v Obliczmy przyspieszenie: dv d dω = = ( ω r ) = r + ω dt dt dt Przyspieszenie normalne: a n a n dr dt dr = ω = ω v = ω ( ω r ), dt 2 = ω r. a ( b c) = b( a c) c( a b), 2

ε O r a n a s Wektory przyspieszenia stycznego i normalnego są do siebie nawzajem prostopadłe. W ruchu niejednostajnym po okręgu zmienia się zarówno wartość, jak i kierunek prędkości. Przyspieszenie ma składową styczną związaną ze zmianą wartości prędkości i składową a t = ε r normalną 2 a n = ω r związaną ze zmianą jej kierunku. Jeśli ciało porusza się po okręgu ze stałą szybkością, to ruch taki nazywamy ruchem jednostajnym po okręgu. = 0 a t i Czas, po którym ciało obiegnie okrąg (ϕ =2π) to okres ruchu T. ω = 2π / T. 3

Dynamika dział mechaniki zajmujący się opisem ruchu ciał będącego konsekwencją działających na nie sił oraz ich bezwładności. http://www.yourdiscovery.com/dni-media/photogallery-tool/mu-24/media-32201-115878.jpg 4

Za zmiany ruchu ciał (in. cząstek) są odpowiedzialne wzajemne oddziaływania między nimi. www.fotopolis.pl/obrazki/wawa47.jpg 5

Świadectwem występowania oddziaływań między ciałami są ich skutki, polegające na: Informatyka 2011/12 zmianach ruchu, odkształceniach ciał (statyczne). Przyciąganie grawitacyjne planet i Słońca zmieniło prędkość i tor asteroidy. Zderzenie z Ziemią doprowadziło do rozpadu asteroidy. W obu przypadkach miało miejsce oddziaływanie z innymi Miarą oddziaływania jest siła F ciałami.. Asteroida podlegała oddziaływaniu grawitacyjnemu, którego miarą jest siła grawitacji: m1m 2 F = G rˆ, 2 F 2 r (G stała grawitacji, m 1,m 2 - masy ciał, r odległość miedzy nimi) F 1 Suma geometryczna wszystkich sił działających F na ciało to siła wypadkowa: F wyp 4 F 3 F wyp = F i i 6

Przykłady sił występujących w przyrodzie jhon.republika.pl/galeria/ziemia05.jpg www.school-for-champions.com/science Siła grawitacji m1m 2 F = G rˆ 2 r (G stała grawitacji, m 1,m 2 - masy ciał, r odległość miedzy nimi), rˆ - wersor ) Siła sprężysta F = kr Siła ciężkości F = mg (m - masa ciała, g - przyspieszenie ziemskie) Siła oporu lepkiego (k współczynnik sprężystości) (b stała) F = bv Siła tarcia kinetycznego F = f N (f współczynnik tarcia kinetycznego, N - siła nacisku) Siła działająca na ładunek w polu elektrycznym F = qe (q ładunek, E - natężenie pola elektrycznego) web.ncf.ca/ch865/graphics/parabinefld.jpeg 7

2.1. Oddziaływania fundamentalne Oddziaływania występujące w przyrodzie możemy podzielić na cztery grupy - cztery oddziaływania fundamentalne: Prawo indukcji Faraday a 1. Oddziaływanie grawitacyjne 2. Oddziaływanie elektromagnetyczne 3. Oddziaływanie jądrowe silne 4. Oddziaływanie jądrowe słabe 8

Oddziaływanie grawitacyjne Klasyczna teoria grawitacji opiera się na prawie powszechnego ciążenia Newtona: m1m2 r F = G 2 r r Stała grawitacji: G = 6,67 10-11 N m 2 /kg 2 Informatyka 2011/12 Ruchy planet Oddziaływanie słabe, przyciągające, długozasięgowe, podlegają mu wszystkie ciała obdarzone masą. Odpowiedzialne za spadek swobodny ciał na Ziemi, zjawisko przypływów, ruchy planet, gwiazd Ogólna teoria względności, współczesna teoria grawitacji tłumaczy zjawiska zachodzące w obecności bardzo dużych mas Grawitacja jako przejaw zakrzywienia czasoprzestrzeni 9

Oddziaływanie elektromagnetyczne Jest odpowiedzialne za wszystkie zjawiska elektryczne i magnetyczne, emisję i absorpcję światła oraz siły zespalające materię na poziomie atomów i cząsteczek. Oddziaływanie znacznie silniejsze od grawitacyjnego, długozasięgowe, odpychające lub przyciągające. Przejawem oddziaływań magnetycznych są siły działające na ładunki poruszające się w polu magnetycznym i pole magnetyczne związane z ruchem ładunków elektrycznych. Dwa przewodniki o długości l, odległe od siebie o d, odpychają się lub przyciągają, zależnie od kierunków płynących przez nie prądów elektrycznych I 1, I 2 (µ 0 µ 0 I1I2 l przenikalność magnetyczna próżni): F =. 2π d 10

Oddziaływanie jądrowe silne Odpowiedzialne za wiązania nukleonów (protonów i neutronów) w jądrach atomowych. Przezwycięża odpychanie elektrostatyczne między protonami, zapewnia stabilność jądra. Krótkozasięgowe przyciągające na odległościach 2 fm, przy zmniejszaniu się odległości do 0,4 0,5 fm odpychające, co zapobiega zbytniemu wzrostowi gęstości jąder. Oddziaływanie jest prawie identyczne dla każdej pary nukleonów. 11

Oddziaływanie jądrowe słabe Bardzo krótkozasięgowe ~10 18 m, występujące pomiędzy cząstkami elementarnymi, nie tworzące układów związanych. Odpowiedzialne za promieniotwórczość jąder podlegających spontanicznej przemianie β, za rozpady wielu cząstek elementarnych w przyrodzie i za niektóre reakcje między nimi. http://www.daviddarling.info/images/beta-minus_decay.gif http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:and9gctgzzwfzq AmKecl5Boizk7xwB3s4hzmxIQ6VNXrhlaaKW8w3XgD Po katastrofie reaktora atomowego w Fukuszimie Rozpad β - neutron rozpada się na proton i elektron, jądro cezu emituje elektron, a wynikiem rozpadu jest powstanie jądra baru. 12

http://www.lbl.gov/science-articles/archive/sabl/2005/may/gold-gold_star.jpg Zderzenie jonów złota w akceleratorze wyzwala olbrzymie energie i jest źródłem tysięcy nowych cząstek, których ślady są widoczne na zdjęciu. Zderzenia takie dostarczają cennych informacji o oddziaływaniach jądrowych Informacje o oddziaływaniach jądrowych, silnym i słabym, (m.in. przybliżony kształt energii potencjalnej oddziaływania między nukleonami) otrzymujemy z badania emisji i absorpcji promieniowania oraz cząstek przez jądra, rozpraszania cząstek α, protonów na jądrach, obserwacje jąder atomowych i cząstek elementarnych, zderzenia wysokoenergetycznych cząstek. Gdyby oddziaływaniu silnemu przypisać względną siłę równą 1, to w tej skali oddziaływanie elektromagnetyczne miałoby wartość rzędu 10 2, oddziaływanie grawitacyjne 10 39, a oddziaływanie słabe 10 5. 13

2. 2. Pola fizyczne Oddziaływania fundamentalne między ciałami przenoszą się w przestrzeni za pośrednictwem pól fizycznych, których źródłami są cząstki o odpowiednich właściwościach, np. posiadające ładunki elektryczne, masy. W skali mikroskopowej nigdy nie ma bezpośredniego kontaktu między oddziałującymi cząsteczkami. Polem fizycznym nazywamy przestrzenny rozkład pewnej wielkości fizycznej. Pole grawitacyjne Źródło pola - masa grawitacyjna M Z m J Siła grawitacji 14

Komputerowa symulacja linii pola elektrycznego wokół molekuły http://compass-howto.com/wp-content/uploads/2010/03/magnet_field.jpg Pole magnetyczne wokół magnesu sztabkowego uwidocznione za pomocą opiłek żelaza. 15

Często mówimy o bezpośrednim kontakcie oddziałujących ze sobą ciał, np. butów z podłożem. Ale w skali mikroskopowej takiego bezpośredniego kontaktu między cząsteczkami nie ma. Siła tarcia kinetycznego F = f N (f współczynnik tarcia kinetycznego, N - siła nacisku) http://www.cdxetextbook.com/i mages/350px-friction_01m.jpg Tarcie jest spowodowane oddziaływaniem molekularnym pomiędzy cząsteczkami stykających się ciał. Z kolei źródłem oddziaływań molekularnych są oddziaływania elektromagnetyczne pomiędzy elektronami i jonami atomów. 16