Przedmiot i metodologia fizyki

Podobne dokumenty
I. Przedmiot i metodologia fizyki

Pomiary fizyczne. Wykład II. Wstęp do Fizyki I (B+C) Rodzaje pomiarów. Układ jednostek SI Błedy pomiarowe Modele w fizyce

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)

Mechanika. Fizyka I (B+C) Wykład I: dr hab. Aleksander Filip Żarnecki Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych Instytut Fizyki Doświadczalnej

Fizyka (Biotechnologia)

Fizyka dla inżynierów I, II. Semestr zimowy 15 h wykładu Semestr letni - 15 h wykładu + laboratoria

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 1 6.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Miernictwo elektroniczne

Podstawy Fizyki Jądrowej

Energetyka w Środowisku Naturalnym

Własność ciała lub cecha zjawiska fizycznego, którą można zmierzyć, np. napięcie elektryczne, siła, masa, czas, długość itp.

Fizyka. w. 02. Paweł Misiak. IŚ+IB+IiGW UPWr 2014/2015

Redefinicja jednostek układu SI

Zbiór wielkości fizycznych obejmujący wszystkie lub tylko niektóre dziedziny fizyki.

W jaki sposób dokonujemy odkryć w fizyce cząstek elementarnych? Maciej Trzebiński

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

WYKŁADOWCA: dr Adam Czapla

Fizyka I. Zaliczenie wykładu. Termin I egzamin podstawowy, testowy 27 I 2010 r., sale 322 i 314 A1

KONSPEKT LEKCJI FIZYKI DLA KLASY I GIMNAZJUM

k e = 2, Nm 2 JEDNOŚĆ TRZECH RODZAJÓW PÓL. STRESZCZENIE.

Fizyka I: Mechanika. Wykład I: prof. dr hab. Aleksander Filip Żarnecki Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych Instytut Fizyki Doświadczalnej

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Atomowa budowa materii

Oddziaływania fundamentalne

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Fizyka I: Mechanika. Wykład I: prof. dr hab. Aleksander Filip Żarnecki Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych Instytut Fizyki Doświadczalnej

Konspekt lekcji z fizyki w klasie I LO

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Fizyka. Wykład 1. Mateusz Suchanek

Z czego i jak zbudowany jest Wszechświat? Jak powstał? Jak się zmienia?

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

Materia i jej powstanie Wykłady z chemii Jan Drzymała

Fizyka I: Mechanika. Wykład I: prof. dr hab. Aleksander Filip Żarnecki Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych Instytut Fizyki Doświadczalnej

Cząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski

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

3. Podstawowe wiadomości z fizyki. Dr inż. Janusz Dębiński. Mechanika ogólna. Wykład 3. Podstawowe wiadomości z fizyki. Kalisz

Podstawy elektrotechniki

Cząstki elementarne. Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków.

Dr inż. Michał Marzantowicz,Wydział Fizyki P.W. p. 329, Mechatronika.

Metodologia. Wykład 1. p.353 / A1 adam.sieradzki@pwr.wroc.pl

Cząstki i siły. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

Wielcy rewolucjoniści nauki

Fizyka i wielkości fizyczne

Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 1

Kto nie zda egzaminu testowego (nie uzyska oceny dostatecznej), będzie zdawał poprawkowy. Reinhard Kulessa 1

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Fizyka 1(mechanika) AF14. Wykład 1

Analiza wymiarowa i równania różnicowe

Podstawy elektrotechniki

METODOLOGIA. Dr inŝ. Agnieszka CiŜman pok. 353 A-1.

1.6. Ruch po okręgu. ω =

FIZYKA WSTĘP KATEDRA ELEKTRONIKI, PAW. C-1, POK.321 DR INŻ. ZBIGNIEW SZKLARSKI.

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

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

Wszechświat cząstek elementarnych

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

Grzegorz Wrochna Narodowe Centrum Badań Jądrowych Z czego składa się Wszechświat?

Fizyka współczesna Co zazwyczaj obejmuje fizyka współczesna (modern physics)

Wybrane Dzialy Fizyki

Legalne jednostki miar wykorzystywane w ochronie atmosfery i pokrewnych specjalnościach naukowych

Promieniowanie jonizujące

Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5

Mariusz P. Dąbrowski (IF US)

FIZYKA. Wstęp. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321.

Sylwa czyli silva rerum na temat fizyki cz astek elementarnych

Wykład 8: Elektrostatyka Katarzyna Weron

Metody szacowania i analizy błędów pomiarowych

Tomasz Szumlak WFiIS AGH 03/03/2017, Kraków

Wszechświat cząstek elementarnych

Czym jest Fizyka? Podstawowa nauka przyrodnicza badanie fundamentalnych i uniwersalnych właściwości materii oraz zjawisk w przyrodzie gr. physis - prz

Bozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy?

FIZYKA KLASA I LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCEGO

Podróż do początków Wszechświata: czyli czym zajmujemy się w laboratorium CERN

Promieniowanie jonizujące

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

( Kwantowe ) zasady nieoznaczoności Heisenberga. a rozmiar ( grawitacyjnej ) czarnej dziury; Wstęp do teorii strun

Symetrie w fizyce cząstek elementarnych

Miernictwo przemysłowe

Fizyka. w. 03. Paweł Misiak. IŚ+IB+IiGW UPWr 2014/2015

Teoria grawitacji. Grzegorz Hoppe (PhD)

LHC: program fizyczny

WYKŁADOWCA: prof. dr hab. inż. Katarzyna ZAKRZEWSKA,

Tak określił mechanikę kwantową laureat nagrody Nobla Ryszard Feynman ( ) mechanika kwantowa opisuje naturę w sposób prawdziwy, jako absurd.

FIZYKA POZIOM PODSTAWOWY

ROZKŁAD MATERIAŁU Z FIZYKI I ASTRONOMII KLASIE PIERWSZEJ W LICEUM PROFILOWANYM

Zasada nieoznaczoności Heisenberga. Konsekwencją tego, Ŝe cząstki mikroświata mają takŝe własności falowe jest:

Przeliczanie zadań, jednostek, rozcieńczanie roztworów, zaokrąglanie wyników.

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 5 cząstki elementarne i oddzialywania

Wprowadzenie do chemii

Prawa fizyki wyrażają związki między różnymi wielkościami fizycznymi.

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW 1.III Fizyka cząstek elementanych Odkrycia


Krótka informacja o Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar, SI

Wszechświat cząstek elementarnych

WYKŁAD 8. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe

Czym jest fizyka? Fizyka jest nauką, której celem jest badanie elementarnych składników materii oraz ich wzajemnych oddziaływań elementarnych.

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

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe 4.IV.2012

Wszechświat cząstek elementarnych (dla humanistów)

Transkrypt:

Przedmiot i metodologia fizyki Świat zjawisk fizycznych Oddziaływania fundamentalne i cząstki elementarne Wielkości fizyczne Układy jednostek Modele matematyczne w fizyce

10 30 Świat zjawisk fizycznych dolna granica czasu życia protonu 10 20 wiek wszechświata T (sekundy) 10 10 10 0 10-10 10-20 człowiek neutron mion pion naładowany hiperon taon pion neutralny cząstka J/psi rezonanse

10 30 10 10 20 Świat zjawisk fizycznych najdalszy kwazar Droga Mleczna odległość do układu Centaura R (metry) 10 10 10 0 10-10 10-20 odległość do Słońca odległość do Księżyca Ziemia człowiek bakterie atom wodoru proton elektron

Prawa fizyki są takie same w całym wszechświecie

~10000000000000000000000000 m 0, 0000000001 m

kwark proton jądro atom cząsteczka kryształ elektron atomu < 10 18 m 10 15 m 10 14 m 10 10 m 10 9 m 0,01 m

Fizyka jest podstawową nauką przyrodniczą, zajmującą się badaniem najbardziej fundamentalnych i uniwersalnych właściwości materii i zjawisk w otaczającym nas świecie Nasza wiedza o świecie fizycznym dzieli się na dwie kategorie: prawa przyrody i warunki początkowe. Fizyka w pewnym sensie nie interesuje się warunkami początkowymi, pozostawiając je badaniom astronomów, geologów, geografów, i tak dalej. Eugene Wigner

Najbardziej niezrozumiałe jest to, że wszechświat można zrozumieć. Albert Einstein

Oddziaływania fundamentalne Oddziaływanie Natężenie Czas względne charakterystyczny grawitacyjne 5,9 10-39 - elektromagnetyczne 7,3 10-3 10-20 - 10-16 słabe 10-5 10-10 - 10-8 silne 1 10-24 - 10-23

F g = Gm 1 m 2 /r 2 - prawo grawitacji F e = Q 1 Q 2 /4πε o r 2 - prawo Coulomba [ε o 9 10-12 C 2 N -1 m -2 ] Stosunek sił oddziaływania elektrostatycznego i grawitacyjnego dwóch elektronów F e /F g = e 2 /4πε o Gm 2 2,5 10-38 /12,6 9 10-12 6,7 10-11 10-60 4 10 42 Grawitacja nie odgrywa żadnej roli w mikroświecie

Cząstki elementarne (2001) Leptony Kwarki Generacje Nośniki oddziaływań Wiemy, że każdy kwark występuje w trzech kolorach. Istnieją tylko trzy generacje kwarków i leptonów. Przypuszczamy, że kwarki i leptony nie mają struktury.

Wielkości fizyczne - właściwości ciał lub zjawisk, które można porównywać ilościowo z takimi samymi właściwościami innych ciał lub zjawisk Pomiar wielkości fizycznej polega na jej porównaniu z wielkością tego samego rodzaju przyjętą za jednostkę Pomiary fizyczne są zawsze obarczone błędem

Jednostki podstawowe układu SI jednostka długości metr (m) jednostka masy kilogram (kg) jednostka czasu sekunda (s) jednostka natężenia prądu amper (A) jednostka temperatury kelwin (K) jednostka natężenia światła kandela (cd( cd) jednostka ilości (liczności) materii mol (mol)

Przedrostki dla jednostek wielokrotnych i podwielokrotnych yotta 10 Y zetta 10 Z exa 10 E peta 10 P tera 10 T giga 10 9 G mega 10 6 M kilo 10 3 k hekto 10 2 h deka 10 da decy 10 centy 10 mili 10 mikro 10 nano 10 piko 10 femto 10 atto 10 zepto 10 yokto 10 10 d 10 c 10 m 10 μ 10 n 10 p 10 f 10 a 10 z 10 y

Niektóre ważne stałe fizyczne (2000) prędkość światła w próżni c 299792458 m s 1 definicja stała Plancka h (6,62606876 ± 0,00000052) 10 34 J s masa elektronu m e (9,10938188 ± 0,00000072) 10 31 kg = (0,510998902 ± 0,000000021) MeV/c 2 ładunek elektronu e (1,602176462 ± 0,000000063) 10 19 C liczba Avogadry N A (6,02214199 ± 0,00000047) 10 23 mol 1 stała Boltzmanna k (1,3806503 ± 0,0000024) 10 23 J K 1 stała grawitacji G (6,673 ± 0,010) 10-11 m 3 kg 1 s 2

Fig 1 Recent measurements of the gravitational constant. The data points labelled mercury and water are the preliminary results from our experiment. The measurement made by Cornaz et al. is a result from our previous experiment at the Gigerwald storage lake, and the point labelled CODATA 2000 is the presently accepted value.

Przykłady błędów pomiarów

W każdym wysoce precyzyjnym układzie doświadczalnym występuje początkowo szereg trudności aparaturowych, które prowadzą do uzyskiwania wyników liczbowych znacznie odbiegających od przyjętej wartości wielkości fizycznej podlegającej pomiarom. W związku z tym badacz poszukuje źródła lub źródeł błędów i szuka ich tak długo, aż uzyska wynik bliski wartości przyjętej za obowiązującą. Wówczas zaprzestaje poszukiwań! W ten sposób można wyjaśnić dużą zgodność wielu różnych wyników oraz dopuścić możliwość, że wszystkie te wyniki obarczone są nieoczekiwanie dużym błędem systematycznym. Ernest Lawrence (1939)

Modele matematyczne w fizyce sytuacja fizyczna model matematyczny symulacja zagadnienie fizyczne intuicja rozwiązanie fizyczne konstrukcja modelu matematycznego interpretacja rozwiązania matematycznego zagadnienie rozwiązanie matematyczne matematyka matematyczne

Przykład: badanie zależności okresu wahadła od jego długości Pomiary wykonane w I Pracowni Fizycznej Wydziału Fizyki UW

Przykład: badanie zależności okresu wahadła od jego długości

Model opisowy ruch wahadła intuicja T [s] = 2,0 s [ ] m l[m] Szukanie zależności funkcyjnej interpretacja rozwiązania T = f(l) dopasowanie krzywej T = k (l)

Deska Galtona Błędy przypadkowe pomiarów

Rozkład normalny y = σ 1 2π 2 x e 2 σ 2

Interpretacja rozkładu normalnego błędów pomiarów P(x + dx, x) = y dx

Model przyczynowy ruch wahadła intuicja T [s] = 2π (9,81 m s -2 ) l[m] model wahadła matematycznego interpretacja rozwiązania l(d 2 θ/dt 2 ) + gθ = 0 rozwiązanie równania T = 2π (l/g)

Znalazłem wreszcie rozwiązanie! Żebym sobie jeszcze tylko przypomniał o co tu chodziło

Eksperyment myślowy Newtona, w którym zarysowana jest idea sztucznych satelitów Ziemi (System of the world)

KLASYCZNA KWANTOWA (1/c) 1/(3 10 8 m s -1 (1/c) 0-1 ) FIZYKA! 0! 1 1010-34 J s RELATYWI- STYCZNA NIERELATY- WISTYCZNA