I. Przedmiot i metodologia fizyki

Podobne dokumenty
Przedmiot i metodologia fizyki

Fizyka (Biotechnologia)

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

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

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

Redefinicja jednostek układu SI

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

Wybrane Dzialy Fizyki

Miernictwo elektroniczne

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

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)

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

Fizyka i wielkości fizyczne

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

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

Podstawy Fizyki Jądrowej

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

PODSTAWOWA TERMINOLOGIA METROLOGICZNA W PRAKTYCE LABORATORYJNEJ

WYKŁADOWCA: dr Adam Czapla

Cząstki i siły. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

KONSPEKT LEKCJI FIZYKI DLA KLASY I GIMNAZJUM

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

Cząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski

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

Fizyka. Wykład 1. Mateusz Suchanek

dr inż. Marcin Małys / dr inż. Wojciech Wróbel Podstawy fizyki

Zbiór wielkości fizycznych obejmujący wszystkie lub tylko niektóre dziedziny fizyki.

Konspekt lekcji z fizyki w klasie I LO

Konsultacje: Poniedziałek, godz , ul. Sosnkowskiego 31, p.302 Czwartek, godz , ul. Ozimska 75, p.

Oddziaływania fundamentalne

Bozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy?


Energetyka w Środowisku Naturalnym

Wykład 3 Miary i jednostki

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

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

Zmierzyłem i co dalej? O opracowaniu pomiarów i analizie niepewności słów kilka

P. R. Bevington and D. K. Robinson, Data reduction and error analysis for the physical sciences. McGraw-Hill, Inc., ISBN

Wprowadzenie do rachunku niepewności pomiarowej. Jacek Pawlyta

Analiza wymiarowa i równania różnicowe

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

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5

Mariusz P. Dąbrowski (IF US)

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

ĆWICZENIE 13 TEORIA BŁĘDÓW POMIAROWYCH

Prawa fizyki wyrażają związki między różnymi wielkościami fizycznymi.

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 5 cząstki elementarne i oddzialywania

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

Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.1/39

Ostatnie uzupełnienia

PODSTAWY OPRACOWANIA WYNIKÓW POMIARÓW Z ELEMENTAMI ANALIZY NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

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

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności statystycznych

Legalne jednostki miar wykorzystywane w ochronie atmosfery i pokrewnych specjalnościach naukowych

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

Miernictwo przemysłowe

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

Atomowa budowa materii

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

Kinematyka relatywistyczna

Układ SI. Nazwa Symbol Uwagi. Odległość jaką pokonujeświatło w próżni w czasie 1/ s

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

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

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Diagramy Faynmana

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

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

Widmo fal elektromagnetycznych

Wszechświat cząstek elementarnych

Wydział Fizyki konsultacje: Gmach Mechatroniki, pok. 324; po umówieniu mailowym

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Diagramy Faynmana

Symetrie w fizyce cząstek elementarnych

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

Odziaływania fundamentalne

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych. Wykład tutora na bazie wykładu prof. Marka Stankiewicza

Fizyka 1(mechanika) AF14. Wykład 1

LABORATORIUM Z FIZYKI

Kinematyka relatywistyczna

Wstęp do Modelu Standardowego

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych. Wykład tutora na bazie wykładu prof. Marka Stankiewicza

Postulaty szczególnej teorii względności

II.4 Kwantowy moment pędu i kwantowy moment magnetyczny w modelu wektorowym

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

1.6. Ruch po okręgu. ω =

Agrofi k zy a Wyk Wy ł k ad I Marek Kasprowicz

Promieniowanie jonizujące

II.6 Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym

Interwał, geometria czasoprzestrzeni Konsekwencje tr. Lorentza: dylatacja czasu i kontrakcja długości

Jak się skutecznie (na)uczyć fizyki. Fizyka 1/F1. Jak się skutecznie (na)uczyć fizyki. Źródła i zasoby. Paweł Machnikowski. 12 godzin tygodniowo!

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

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

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

Na tropach czastki Higgsa

Spis treści. Przedmowa... XI. Rozdział 1. Pomiar: jednostki miar Rozdział 2. Pomiar: liczby i obliczenia liczbowe... 16

Oddziaływanie pomiędzy kwarkami i leptonami -- krótki opis Modelu Standardowego

Salam,Weinberg (W/Z) t Hooft, Veltman 1999 (renomalizowalność( renomalizowalność)

Dr Kazimierz Sierański www. If.pwr.wroc.pl/~sieranski Konsultacje pok. 320 A-1: codziennie po ćwiczeniach

Transkrypt:

I. Przedmiot i metodologia fizyki Rodowód fizyki współczesnej Świat zjawisk fizycznych: wielkości fizyczne, rzędy wielkości, uniwersalność praw Oddziaływania fundamentalne i poszukiwanie Teorii Ostatecznej Układy jednostek Pomiary i ich błędy Rola modeli matematycznych Jan Królikowski Fizyka IBC 1

Rodowód fizyki współczesnej r. akad. 2005/ 2006 Jan Królikowski Fizyka IBC 2

I.2 Świat zjawisk fizycznych: wielkości fizyczne, rzędy wielkości, uniwersalność praw Czas (rzędy wielkości w sekundach): 10 32 dolna granica czasu życia protonu 10 22 Wszechświat 10 9 Człowiek 10 3 neutron 10 6 mion 10 13 taon 10 15 krótkie impulsy laserowe 10 16 neutralny mezon π 10 20 cząstka J/Ψ, hiperony 10 24 rezonanse 56 rzędów wielkości Jan Królikowski Fizyka IBC 3

Odległości (rzędy wielkości w metrach): 10 28 kwazary 10 22 Droga Mleczna 10 11 12 Układ Słoneczny 10 10 Odległość Ziemia Księżyc 10 7 Ziemia 10 0 Człowiek 10 10 atomy 10 15 proton 10 18 punktowość elektronu 44 rzędy wielkości Jan Królikowski Fizyka IBC 4

Masa (rzędy wielkości w kg): 82 rzędy wielkości Jan Królikowski Fizyka IBC 5

I.3 Oddziaływania fundamentalne i poszukiwanie Teorii Ostatecznej Jan Królikowski Fizyka IBC 6

Oddziaływania fundamentalne Znamy 4 oddziaływania fundamentalne: Oddziaływanie Teoria Nośniki oddziaływania Klasyczna: grawitacyjne Ogólna Teoria Względności Grawiton G j=2 Elektrosłabe Elektromagnetyczne Klasyczna: teoria Maxwella Kwantowa: QED Fotonγ j=1 jądrowe słabe Kwantowa: teoria V A Bozony Z, W +, W j=1 Jądrowe silne Kwantowa: QCD Gluony g j=1 Jan Królikowski Fizyka IBC 7

Jan Królikowski Fizyka IBC 8

I.4 Układy jednostek Jednostki podstawowe układu SI: Wielkość fizyczna Jednostka Definicja (1987) masa czas długość Natężenie prądu temperatura Natężenie światła 1 kilogram (1 kg) 1 sekunda (1s) 1 metr (1 m) 1 amper (1 A) 1 kelwin (1 K) 1 kandela (1 cd) Masa wzorca kg przechowywanego w MIMW w Sevres pod Paryżem Wzorzec atomowy: 9 192 631 770 okresów fali świetlnej powstałej w przejściu pomiędzy dwoma poziomami nadsubtelnymi 2S 1/2 : F=4 F=3 atomu cezu 133 Wzorzec atomowy: droga przebyta przez światło w próżni w czasie 1/ 299 792.458 s Jan Królikowski Fizyka IBC 9

Jednostki pochodne Dla wielkości fizycznej a będącej funkcją F wielkości podstawowych tworzymy jednostki pochodne wg. schematu: a = F(x,...,x ) 1 6 [a] = F([x ],...,[x ]) 1 6 Jan Królikowski Fizyka IBC 10

Jednostki wielokrotne 10 15 przedrostek Femto (f) przedrostek 10 15 Peta (P) 10 12 Piko (p) 10 12 Tera (T) 10 9 Nano (n) 10 9 Giga (G) 10 6 Mikro (µ) 10 6 mega (M) 10 3 Mili (m) 10 3 Kilo (k) Jan Królikowski Fizyka IBC 11

I.5 Pomiary i ich błędy Wielkości fizyczne mierzone w doświadczeniu zawsze obarczone są błędem pomiarowym. Typowe przedstawienie wyników pomiarów: 34 h = 6.626 0693(11) 10 Js M = (80.425± 0.25(stat) ± 20(syst))GeV / c W Błędy pomiarowe dzielimy na statystyczne i systematyczne. Błędy statystyczne opisywane są teorią prawdopodobieństwa. Błędy systematyczne nie podlegają takim rozważaniom. Zwyczajowo cytując jeden błąd σ podajemy: σ = σ +σ 2 2 stat syst 2 Jan Królikowski Fizyka IBC 12

Postęp w fizyce jest napędzany przez dwa zjawiska: 1. Coraz doskonalsze pomiary (nowe metody i aparaty pomiarowe zmniejszają błędy systematyczne) 2. Coraz doskonalsze teorie pozwalają na dokonanie dokładniejszych przewidywań i/ lub w oparciu o mniejszą liczbę postulatów Jan Królikowski Fizyka IBC 13

Przykład: unifikacja QED i teorii V-A w Model Standardowy Unifikacja stała się prawdopodobna gdy w CERNie w 1974 odkryto oddziaływania przenoszone przez Z 0. Było to możliwe dzięki zmniejszeniu błędów systematycznych w doświadczeniu. Następna generacja eksperymentów pozwoliła zaobserwować produkcję bozonów Z 0 i W (CERN, 1981). Jednak dokładne porównanie przewidywań Modelu Standardowego z danymi było możliwe dopiero od 1989 do 2001 w trzeciej generacji eksperymentów w CERNie r. akad. 2005/ 2006 Jan Królikowski Fizyka IBC 14

Precyzja pomiarów a wzorce jednostek Wzorzec metra związany jest ze wzorcem czasu i prędkością światła. Jan Królikowski Fizyka IBC 15

I.6 Rola modeli matematycznych Fizyka jest nauką ilościową. Wymaga porównywania mierzonych wielkości i ilościowych przewidywań teorii. Przewidywania teorii są wyrażane w języku matematyki. Podobnie wyniki pomiarów podlegają zazwyczaj obróbce matematycznej zmierzającej do: Oszacowania błędów statystycznych i systematycznych. Znalezienia zależności funkcyjnych przewidywanych przez teorię. Poszukujemy sprzeczności doświadczenia i teorii. Znalezienia fenomenologicznych zależności wielkości fizycznych od siebie, które umożliwią zbudowanie (lepszej) teorii/ modelu. Jan Królikowski Fizyka IBC 16