Fizyka Ogólna Wyk»ad I 1 Fizyka Ogólna. Podr czniki

Podobne dokumenty
Podr czniki. Fizyka 1

Oddziaływania fundamentalne

II.6. Wahadło proste.

LITERATURA Resnick R., Holliday O., Acosta V., Cowan C. L., Graham B. J., Wróblewski A. K., Zakrzewski J. A., Kleszczewski Z., Zastawny A.

WPROWADZENIE. Czym jest fizyka?

ROZWIĄZUJEMY PROBLEM RÓWNOWAŻNOŚCI MASY BEZWŁADNEJ I MASY GRAWITACYJNEJ.

Dyfrakcja ogranicza zakres stosowalnoñci optyki geometrycznej

Transformacje optyczne Transformata Fouriera w optyce

Grzegorz Kornaś. Powtórka z fizyki

MECHANIKA OGÓLNA (II)

Wykład: praca siły, pojęcie energii potencjalnej. Zasada zachowania energii.

11. DYNAMIKA RUCHU DRGAJĄCEGO

Pęd, d zasada zac zasad a zac owan owan a p a p du Zgod Zg n od ie n ie z d r d u r g u im g pr p a r wem e N ew e tona ton :

= ± Ne N - liczba całkowita.

cz.2 dr inż. Zbigniew Szklarski

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Pole grawitacyjne. Definicje. Rodzaje pól. Rodzaje pól... Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż. Ireneusz Owczarek.

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

GRAWITACJA. przyciągają się wzajemnie siłą proporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu ich odległości r.

Teoria Względności. Czarne Dziury

Mechanika ruchu obrotowego

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Fizyka. Wyższa SzkołaTurystykiiEkologii i Wydział Informatyki, rok I. Wykład pierwszy.

IV.2. Efekt Coriolisa.

Jak policzyć pole magnetyczne? Istnieją dwie metody wyznaczenia pola magnetycznego: prawo Biot Savarta i prawo Ampera.

L(x, 0, y, 0) = x 2 + y 2 (3)

Elektrostatyka. + (proton) - (elektron)

ZJAWISKA ELEKTROMAGNETYCZNE

Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna

dr inż. Zbigniew Szklarski

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Wstęp. Prawa zostały znalezione doświadczalnie. Zrozumienie faktu nastąpiło dopiero pod koniec XIX wieku.

XXI OLIMPIADA FIZYCZNA ( ). Stopień III, zadanie teoretyczne T1. Źródło: XXI i XXII OLIMPIADA FIZYCZNA, WSiP, Warszawa 1975 Andrzej Szymacha,

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

SK-7 Wprowadzenie do metody wektorów przestrzennych SK-8 Wektorowy model silnika indukcyjnego, klatkowego

Wykład Półprzewodniki

29 Rozpraszanie na potencjale sferycznie symetrycznym - fale kuliste

Wykład FIZYKA I. 8. Grawitacja. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Atom wodoru w mechanice kwantowej

JOANNA GONDEK UNIWERSYTET GDAŃSKI INSTYTUT FIZYKI DOŚWIADCZALNEJ ZAKŁAD DYDAKTYKI FIZYKI 3 XII 2015 TORUŃ

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 10 7.XII Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Plan wykładu. Rodzaje pól

m q κ (11.1) q ω (11.2) ω =,

POLE MAGNETYCZNE W PRÓŻNI. W roku 1820 Oersted zaobserwował oddziaływanie przewodnika, w którym płynął

Zasady dynamiki ruchu obrotowego

Guma Guma. Szkło Guma

20 ELEKTROSTATYKA. PRAWO COULOMBA.

Dynamika Uk»adów Nieliniowych 2009 Wykład 2 1. Uk»ady dynamiczne

Fizyka. Wykład 2. Mateusz Suchanek

podsumowanie (E) E l Eds 0 V jds

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 5 2.XI Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

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

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Fizyka. Program Wykładu. Program Wykładu c.d. Kontakt z prowadzącym zajęcia. Rok akademicki 2013/2014. Wydział Zarządzania i Ekonomii

Ruch obrotowy. Wykład 6. Wrocław University of Technology

Fizyka 10. Janusz Andrzejewski

SKRYPT DO ZAJĘĆ WYRÓWNAWCZYCH Z FIZYKI DLA STUDENTÓW I ROKU AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

Pole magnetyczne. 5.1 Oddziaływanie pola magnetycznego na ładunki. przewodniki z prądem Podstawowe zjawiska magnetyczne

spr óyny nieliniowej, której spr óystoñƒ maleje dla wi kszych drga½ x.

BRYŁA SZTYWNA. Umowy. Aby uprościć rozważania w tym dziale będziemy przyjmować następujące umowy:

Wyk»ad wst pny. Podr czniki

Wykład 10. Reinhard Kulessa 1

Zjawisko indukcji. Magnetyzm materii.

1. Ciało sztywne, na które nie działa moment siły pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem obrotowym jednostajnym.

Fizyka 2 Wyk»ad W6 1 Moment pedu w mechanice kwantowej Z zasady odpowiednioñci: r h. We wspó»rz dnych kartezja½skich: We wspó»rz dnych sferycznych

Zadanie 1. Zadanie 2. Sprawdzam dla objętości, że z obwarzanków mogę posklejać całą kulę o promieniu R: r = {x, y, z}; A = * Cross r, B

Badanie właściwości magnetyczne ciał stałych

Modelowanie przepływu cieczy przez ośrodki porowate Wykład III

Fale elektromagnetyczne

Jądra atomowe jako obiekty kwantowe. Wprowadzenie Potencjał jądrowy Spin i moment magnetyczny Stany energetyczne nukleonów w jądrze Prawo rozpadu

Szczególna i ogólna teoria względności (wybrane zagadnienia)

E4. BADANIE POLA ELEKTRYCZNEGO W POBLIŻU NAŁADOWANYCH PRZEWODNIKÓW

Składowe przedmiotu MECHANIKA I MECHATRONIKA. mechanika techniczna podstawy konstrukcji maszyn mechatronika

II.3 Rozszczepienie subtelne. Poprawka relatywistyczna Sommerfelda

Równania Lagrange a II r.

10 RUCH JEDNOSTAJNY PO OKRĘGU

Fizyka dla Informatyki Stosowanej

Fale elektromagnetyczne. Gradient pola. Gradient pola... Gradient pola... Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż. Ireneusz Owczarek 2013/14

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna

Fizyka - opis przedmiotu

Metody optymalizacji. dr inż. Paweł Zalewski Akademia Morska w Szczecinie

OSERWACJE POLA MAGNETYCZNEGO Pole magnetyczne wytwozone jest np. pzez magnes stały......a zauważyć je można np. obsewując zachowanie się opiłków żelaz

Wykład 5: Dynamika. dr inż. Zbigniew Szklarski

Na skutek takiego przemieszcznia ładunku, energia potencjalna układu pole-ładunek zmienia się o:

Siły centralne, grawitacja (I)

POLE MAGNETYCZNE ŹRÓDŁA POLA MAGNETYCZNEGO

Karta wybranych wzorów i stałych fizycznych

PRĄD ELEKTRYCZNY I SIŁA MAGNETYCZNA

Siły oporu prędkość graniczna w spadku swobodnym

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 5 3.XI Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Szczególna i ogólna teoria względności (wybrane zagadnienia)

Kalendarz Maturzysty 2010/11 Fizyka

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Podstawy fizyki subatomowej

Zał nr 4 do ZW. Dla grupy kursów zaznaczyć kurs końcowy. Liczba punktów ECTS charakterze praktycznym (P)

a fale świetlne Powtórzenie; operatory róŝniczkowe Wektorowe równanie falowe (3D) Fale wyraŝone przez zespolone amplitudy r r r 2 r r r r E E E 1 E

Wykład 15. Reinhard Kulessa 1

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

Transkrypt:

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 1 Fizyka Ogólna Pod czniki 1. I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, Wyd. Naukowe PWN Waszawa 1997. t.1 Mechanika i fizyka cząsteczkowa t. Elektyczność i magnetyzm, fale, optyka.. W. Bogusz, J. Gabaczyk, F. Kok, Podstawy Fizyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Waszawskiej, Waszawa 1997, 1999.. C. Kittel, W. Knight, M. Rudeman, Mechanika; 4. F. C. Cawfod: Fale, PWN, 197; E. Pucell, Elektodynamika, Wyd. Naukowe PWN Waszawa 199. Zbioy zadań 1. A.Hennel, W.Szuszkiewicz, Zadania i poblemy z fizyki WNT. M. Baj, G. Szeflińska, M. Szymański, D. Wasik, Zadania i poblemy z fizyki. Dgania i fale skalane, PWN, Waszawa 199.. M. Baj, G. Szeflińska, M. Szymański, D. Wasik, Zadania i poblemy z _fizyki. Fale elektomagnetyczne. Fale mateii, PWN, Waszawa 199. 4. W.Bański, M.Heman, L.Widomski Zbió zadań z fizyki - Elektyczność i magnetyzm PWN 1979 lub późniejsze wznowienia. Liteatua pomocnicza: R.P.Feynmann, Rb.Leighton, M.Sands, Feynmanna Wyk»ady z Fizyki, PWN 1 Ian Stewat, Czy Bóg ga w koñci?

Fizyka Ogólna Wyk»ad I Zjawiska w fizyce odbywaj si w czasie i w pzestzeni Rozpi toñƒ ozmiaów i mas wyst pujcych we wszechñwiecie jest ogomna Skala czasowa jest teó badzo szeoka: wiek ziemi 5 1 9 lat 1,5 1 17 s wiek wszechñwiata jest z du 1 1 lat okes ozpadu niektóych piewiastków pomieniotwóczych 1,8 1 17 lat 5 1 4 s z dugiej stony skali najkótsze czas óycia czstek elementanych 1 - s Ðedni czas óycia cz»owieka 1 9 s Celem fizyki jest wyszukiwanie (odkywanie) paw ogólnych - uniwesalnych

Fizyka Ogólna Wyk»ad I Oddzia»ywania fundamentalne Oddzia»ywania Nat óenie wzgl dne gawitacyjne 5,9 1-9 - czasy chaakteystyczny [s] elektomagnetyczne 7,5 1-1 - - 1-1 silne (jdowe) 1 1-4 - 1 - s»abe 1-5 1-1 - 1-8 Oddziaływanie gawitacyjne: F = G m1 m G = (,7 ±,41) 1-11 N m kg - sta»a gawitacyjna pawo powszechnego cióenia Newtona - pawdziwe gdy ozmiay cia» o masach m 1 i m s ma»e w poównaniu z pomieniem. elektomagnetyczne pocesy emisji i absopcji pomieniowania elektomagnetycznego ale ównieó

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 4 sp óystoñƒ, spójnoñƒ, tacie, waóne w wielu pocesach chemicznych i biologicznych np. pawo Coulomba 1 F = 4π ε Q ε = (8,8541878 ±,7) 1-1 C N -1 m - - sta»a dielektyczna póóni Oddzia»ywanie gawitacyjne jest wi c duóo s»absze nió elektostatyczne: Q 1 dla dwóch elektonów F el = e 4 1 4 F 4 G g π ε m JesteÑmy w stanie obsewowaƒ oddzia»ywanie gawitacyjne tylko dlatego, óe z duó dok»adnoñci zachowana jest oboj tnoñƒ elektyczna cia». Komentaz: RównoÑci»adunków potonu i elektonu (z dok»adnoñci do znaku) nie zak»ada si z góy! Równoу ta by»a wielokotnie weyfikowana doñwiadczalnie óónymi sposobami. Obecnie uwaóa si, óe jest ona stwiedzona z dok»adnoñci lepsz nió 1-1 e, gdzie e»adunek elementany elektonu.

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 5 Pzyk»ad: Einstein usi»owa» wyjañniƒ pochodzenie pola magnetycznego Ziemi zak»adajc ma» óónic tych»adunków. Okazuje si, ó musia»yby ona byƒ wi ksza nió 1-19 e, gdzie e»adunek elementany. Podobnie usi»owano wyjañniƒ ozszezanie si WszechÑwiata (Lyttleton i Bondi, 1959). Wymaga»oby to óónicy z du 1-18 e. Jak widaƒ dopieo doñwiadczenia pzekona»y nas, óe te i podobne hipotezy nie s pawdziwe. Oddzia»ywania silne (jdowe): odpowiedzialne pzede wszystkim za wizanie nukleonów w jda atomowe i za eakcje mi dzy czstkami elementanymi. Zasi g ma badzo kótki ~ 1-15 m. Oddzia»ywania s»abe: Powoduje spontaniczny ozpad niektóych jde atomowych w ozpadzie β i ozpady wielu czstek elementanych. Zasi g jego jest nieznany - szacuje si, óe jest on < 1-18 m. Dowodzi si, óe w wysokich enegiach ( > 1 GeV w uk»adzie Ñodka masy czstek oddzia»ujcych) oddzia»ywania s»abe i elektomagnetyczne zbiegaj si w jedno tzw. oddzia»ywanie elektomagnetos»abe (elektos»abe). Za t unifikacj pzyznano w 1979 oku Nagod Nobla z fizyki.

Fizyka Ogólna Wyk»ad I Oddzia»ywania pzenosz si w pzestzeni za pomoc pól Istnienie pola jest ównoznaczne z tak zmian w»asnoñci pzestzeni, óe na czstk obdazon odpowiedni w»asnoñci dzia»a si»a zwizana z danym polem. Pzyk»ad: na czstk obdazan mas w polu gawitacyjnym dzia»a si»a gawitacyjna. Pola si» s polami wektoowymi - kaódemu punktowi pzestzeni pzypozdkowany jest odpowiedni wekto W pzypadku pola skalanego - kaódemu punktowi pzestzeni pzypozdkowuje si skala Pzyk»ad: pole tempeatuy Pola mog mieƒ w»asnoñci kwantowe: wtedy zwizane z polem s kopusku»y (czstki). Pzyk»ad: kwantem pola elektomagnetycznego jest foton J zykiem fizyki jest matematyka: analiza matematyczna - w mechanice klasycznej ównania uchu s ównaniami óóniczkowymi analiza funkcjonalna - w mechanice kwantowej ównania uchu s ównaniami opeatoowymi teoia pola geometia óóniczkowa teoia gup

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 7 Opis uchu: kinematyka Fizyka pos»uguje si pzyblióeniami (idealizacjami, modelami) Definicja Punkt mateialny jest punkt matematyczny obdazony mas. Punt mateialny pousza si po toze. To opisuje funkcja = (t) To zapisujemy w wybanym uk»adzie wspó»z dnych: (t)=(x(t), y(t),z(t)) katezjańakie (t)=( ρ(t), ϕ(t),z(t) cylindyczne (t)=( ρ(t), ϕ(t), θ(t)) sfeyczne mog byƒ inne uk»ady wspó»z dnych - paaboliczne, hipeboliczne... Patz np.: wikipedia: układ_współzędnych {HYPERLINK: pl.wikipedi.og\wiki\układ_współzędnych}

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 8 To bywa nazywany kinematycznym ównaniem uchu. Posze nie myliƒ z dynamicznym ównaniem uchu. Równanie tou otzymuje si po wyugowaniu z tou czasu. Równanie tou otzymuje si po wyugowaniu z tou czasu. P dkoñƒ dana jest pzez d v = dx dy dz v =,, gdzie podano pzykład wektoa pędkości we współzędnych katezjańskich inaczej: d = d ( i )= d i d + i p dkoñƒ liniowa obotowa Podobnie pzyspieszenie d a =

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 9 Pzyk»ad: Dana jest zaleónoñƒ p dkoñci od czasu w uchu na p»aszczyïnie: v( t )= t i + j Std pzyspieszenie cia»a: a( t )= t i a paametyczne ównanie tou: ( t )= v( t ) = t i + t j + to cia»a: a std: x ( t )= t 1 x ( y )= y 8 Pzyk»ad: Punkt mateialny pousza si na p»aszczyïnie. y ( t )= t Kinematyczne ównania uchu w uk»adzie katezja½skim x= c t cos ( y = c t sin ( b t b t ) )

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 1 Kinematyczne ównania uchu w uk»adzie biegunowym: podstawienie: = ct oaz ϕ = bt daje x= cosϕ y = sinϕ ownanie tou otzymuje si eliminujc czas ϕ t = b c = ϕ spiala Achimedesa b p dkoñƒ w tym uchu v = x& i + y& j Pzyspieszenie v = c a = b c 1+b d v d x d y a = = i + 4 +b t t j

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 11 Pawa dynamiki Newtona Zasada wzgl dnoñci Galileusza Opisujc zjawiska mechaniczne czyni si to wzgl dem pewnego uk»adu odniesienia. Posz nie myliƒ z uk»adem wspó»z dnych... Na ogó» w óónych uk»adach odniesienia pawa uchu b d mia»y inn postaƒ. Pzypadkowy dobó uk»adu odniesienia moóe spowodowaƒ powaóne komplikacje w opisie zjawiska. Pzyk»ad pozony uch planet na niebie {HYPERLINK: http://faculty.fulleton.edu/cmcconnell/planets.html} Istnieje jednak wyóóniona klasa uk»adów odniesienia (inecjalne uk»ady odniesienia), w któych spe»niona jest I zasada dynamiki Newtona: jeóeli na dane cia»o nie dzia»a óadna si»a to cia»o to spoczywa bdï pousza si uchem jednostajnym postoliniowym. Zasada wzgl dnoñci Galileusza istnieje nie jeden a niesko½czenie wiele inecjalnych uk»adów odniesienia pouszajcych si wzgl dem siebie uchem jednostajnym postoliniowym. We wszystkich tych uk»adach pzestze½ i czas maj jednakowe w»asnoñci i jednakowe s w nich pawa mechaniki. Z egu»y (ale nie zawsze!) pzy analizie uk»adów mechanicznych pos»ugujemy si inecjalnymi uk»adami odniesienia.

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 1 Nie istnieje wi c absolutny uk»ad odniesienia - upzywilejowany wzgl dem wszystkich innych. Czy jednak doñwiadczalnie moóna stwiedziƒ istnienie inecjalnego uk»adu odniesienia? Pzecieó na to aby taki uk»ad istnia» wszystkie si»y dzia»ajce na dane cia»o musz w nim znikaƒ - jest to wi c pzyblióenie! Ze szko»y znacie je w postaci masa m jest mia bezw»adnoñci cia»a II pawo Newtona F = m a Jej defincja jest w»añnie II zasada dynamiki Newtona. Postaƒ powyósza zak»ada sta»oñƒ masy w czasie. Ogólniejsza postaƒ II zasady dynamiki dp F = gdzie w mechanice klasycznej p d p m v. Ta ogólniejsza postaƒ obowizuje ówniez poza mechnik klasyczn np. w mechanice elatywistycznej. Twiedzenie o p dzie i pop dzie t 1 dp t1 Intepetacja: = F (t) dzia»anie si»y kumuluje si w czasie: ma»a si»a dzia»ajc dostatecznie d»ugo da t t taki sam skutek jak duóa si»a dzia»ajc odpowiednio kótko t1 p ( t ) - p ( t )= F (t) 1 t

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 1 Komentaz: Czy takie sfomu»owanie pawa o p dzie i pop dzie zgadza si Wam z doñwiadczeniem w»asnym? Tacie (ozpaszanie enegii, dysypacja) zasadniczo nie naleóy do mechaniki - zwizane z nim sa tzw. si»y niemechaniczne. III zasada dynamiki Newtona Gdy cia»o A dzia»a na cia»o B to cia»o B dzia»a na cia»o A z tak sam si»a ale pzecinie skieowan. Komentaz: Si»y nie maj samodzielnego bytu cia»a nie musz byƒ w kontakcie mechnicznym: mog oddzia»ywac popzez pola si» III zasada dynamiki Newtona jest milczcym postulatem o natychmiastowym pzenoszeniu si oddzia»ywa½ na dowoln odleg»oñƒ. Si»y o takiej w»asnoñci nazywamy newtonowskimi.

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 14 Równania uchu w mechanice klasycznej: d m = F x m d = F y m d = F z m d = F d (,,t ) czyli funkcje: x= x ( C1 4 5 y = y ( C1 4 5 z = z ( C1 4 5 Rozwizanie ówna½ uchu daje wi c odzin kzywych. wyp x y z d (,,t ) d (,,t ) d (,,t ),t ),t ),t ) jest to ównanie wektoowe ównowaóne ównaniom skalanym: Klasyfikacja ówna½ uchu Newtona: s to ównania óóniczkowe zwyczajne II z du. Rozwizaniem tych ówna½ jest to ( t ) Rozwizania specyficzne dla zadanej sytuacji fizycznej znajduje si za pomoc waunków pocztkowych Waunek pocztkowy moóna zapisaƒ w postaci: ( v ( t = t = )= )= v

Fizyka Ogólna Wyk»ad I 15 x ( y ( Pzyczynowoу ówna½ uchu: JeÑli znane s: C C 1 1 )= v to moóna znaleïƒ ( t ) oaz v ( t ) w kaódej chwili t. z ( C1 dx ( C1 dy ( C1 dz ( C1 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5,t )= x,t )= y,t,t,t,t )= z )= v )= v x y z F,, v Jest to ówna½ algebaicznych na niewiadome sta»e C i, i =1,..., Dla wielu ówna½ óóniczkowych zwyczajnych istniej ogólne metody ich ozwizywania. W dalszym cigu wyk»adu, w elektodynamice i optyce, spotkamy si z ównaniami uchu dla pola elektomagnetycznego (ównania Maxwella): te ównania s ównaniami o pochodnych czstkowych