wyklad fizyka, budownictwo, 1semestr, 1semestr, fizyka, fizyka
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
FIZYKA1-streszczeniewykładu
Temat1.Czymjestfizyka?
•
Fizyka:czymsięzajmuje?(oddziaływaniaiichskutki,materia,rzeczywistość
materialna).
•
Fizyka-naukaścisła.
•
Zjawisko:odobserwacji,poprzezeksperyment,doteorii,Przykład:spadający
obiekt
–
koncepcje(niektóreznichsąwielkościamifizycznymi):przestrzeńeuklide-
sowa,ruch,odległość,czas;jednostki(wymagająodtwarzalnychwzorców):
jednostkadługości,jednostkaczasu(wukładzieSI:metrisekunda)(ćwicze-
nie:podstawowejednostkiukładuSI);
–
instrumentypomiarowe:taśmamiernicza,linijka,suwmiarka,śrubamikro-
metryczna,interferometr,stoper;niepewnośćpomiaru(ćwiczenie:określić
niepewnościpomiaruwymienionychinstrumentów);
–
prawoempiryczne(fenomenologiczne):
t
=
A
h
1
/
2
,
t
-czas,
h
-wysokość,
·
A
=0
.
45
s/m
1
/
2
-stała;
–
wkierunkugłębszegozrozumienia:bardziejzaawansowanekoncepcje(układ
odniesienia,układwspółrzędnych,prędkość,przyśpieszenie);wymiarwiel-
kościfizycznej(jednostkipochodne);
–
pytanie”dlaczego?”ciąglepozostaje!modele(modelmasypunktowej),teo-
rie(teoriapowszechnejgrawitacji,mechanikaklasyczna);zasady(zasada
równoważności,zasadazachowaniaenergii);
–
poszukiwaniecorazbardziejogólnejteorii;czyistniejeteoriawszystkiego
(TOE-theoryofeverything)?(otwartepytanie)
•
Fizyka:kiedysięzaczęłaijakwyglądadzisiaj;IzaakNewton:PhilosophiaeNa-
turalisPrincipiaMathematica(1687);Fizykaklasyczna(mechanika,elektrody-
namika,termodynamika),fizykawspółczesna(XXwiek)(teoriawzględności,
mechanikakwantowa,elektrodynamikakwantowa).
Temat2.Podstawowenarzędziamatematyczne.
•
Skalaryiwektory.
•
Cechywektoraireprezentacjageometrycznawektora.
•
Podstawoweoperacjenawektorach:dodawaniewektorów,mnożeniewektora
przezliczbę,iloczynskalarny,iloczynwektorowy.
•
Wektorjednostkowy;rzutwektoranakierunekokreślonyprzezwektorjednost-
kowy.
•
Układwspółrzędnychprostokątnych,prawoskrętny(kartezjański);inneukłady,
układywspółrzędnychkrzywoliniowych.
•
Reprezentacjawektoraipodstawoweoperacjenawektorachwukładziekarte-
zjańskim.
•
Wektorpołożeniaiwektorprzemieszczenia.
•
Pochodnafunkcji;pochodnafunkcjiwektorowej.
•
Całkafunkcji.
Temat3.Wstępdokinematyki,czylijaksięciałaporuszają?
•
Podstawowekoncepcje:przestrzeń,czas,układodniesienia,układwspółrzęd-
nych.
•
Opisruchujednowymiarowegozapomocąfunkcji.
•
Koncepcjebardziejzaawansowane:przemieszczenie/droga,średniaprędkość/
średniaszybkość,chwilowaprędkość(szybkość),średnieichwiloweprzyspiesze-
nie;jednostki.
•
Całkowitaprzebytadroga.
•
Podstawowerodzajeruchów1D:jednostajny,jednostajniezmienny,niejedno-
stajniezmienny(np.harmoniczny).
•
Przykład:spadekswobodny.
•
Ważnyprzykładruchu1D:ruchharmoniczny
x
(
t
)=
A
cos
(
!t
).
•
Ruchwtrzechwymiarach(3D);koncepcjewektorapołożeniaiwektoraprze-
mieszczenia.
•
Prędkośćiprzyspieszeniewruch3D.
•
Obliczaniedługościtrajektorii.
•
Przykład1:rzutukośny.
•
Przykład2:ruchjednostajnypookręgu.
•
Zmianaukładuodniesienia.
Temat4.Dynamikapunktumaterialnego,czylidlaczegociałaporuszają
siętak,jaksięporuszają?
•
Podstawowezjawiskofizyczne:ruchciał(zmianawzględnegopołożenia).
•
Pytanieostanruchuciałaizolowanego(niepodlegającegożadnymoddziaływa-
niom”zzewnątrz”).
•
IzasadadynamikiNewtona;Koncepcjainercjalnegoukładuodniesienia.
•
Zjawisko:ciałazmieniająstanswojegoruchu;siłajakoprzyczyna;masajako
miarabezwładności(oporuwobecpróbzmianystanuruchu);wzorzecmasy;
przyspieszeniejakomiarasiły.
•
IIzasadadynamikiNewtona.
•
Źródłasił:4podstawoweoddziaływaniawprzyrodzie.Siłypochodne(kontak-
towe,tarcie,siłaStokesa,sprężystości,wyporu,ciśnienia,siłaciężkości).
•
IIIzasadadynamikiNewtona.
•
Rozwiązywanierównańruchu.
•
Prosteukładymechaniczne.
•
TransformacjaizasadawzględnościGalileusza.
•
Nieinercjalneukładyodniesienia;siłybezwładności(rodzaje,przykłady).
Temat5.Grawitacja-jednozczterechpodstawowychoddziaływań.
•
Obserwacje:wszystkieciałaspadająztakimsamymprzyspieszeniem(przyspie-
szenieniezależyodmasyciała);porównanieprzyspieszeniaksiężyca(dośrodko-
we)zprzyspieszeniemciałnapowierzchniziemi(zależność1
/r
2
).
•
Prawopowszechnejgrawitacji;stałagrawitacyjna;eksperymentCavendisha.
•
Zasadarównoważności(tasamawielkośćfizyczna-masa-obecnawdwóch
różnychprawachfizyki).
•
zasadasuperpozycji.
•
Przykładyzastosowańprawapowszechnejgrawitacji(znajdowaniemasyzie-
mi,słońca,satelitageostacjonarny,grawitacjawewnątrzplanety,Iprędkośćko-
smiczna).
Przykładyprawa1
/r
2
wfizyce.
•
•
koncepcjapolagrawitacyjnego.
Temat6.Pęd.
•
Zjawiska/obserwacje:zderzenia,oddrzutkarabinu,ciśnienie,napędrakietowy.
•
Definicjapędu;sformułowanieIIzasadydynamikiNewtonazużyciempędu.
•
WyprowadzeniezasadyzachowaniapędudladwóchcząstekzIIIzasadydyna-
mikiNewtona.
•
Drugazasadadynamikidlaukładucząstek.
•
Definicjaśrodkamasy,sensfizycznytejwielkości;przykładyeksplodującypo-
cisk,skokwzwyż,UkładSłoneczny.
•
Układizolowany-zasadazachowaniapędu.
•
Przykładnapędrakietowy.
•
Definicja”popędusiły”;popędsiływypadkowejjakośredniasiładziałającaw
pewnymczasie.
•
Zależnośćpomiędzypopędemsiływypadkowejazmianąpędu.
•
Zderzenie”miękkiej”i”twardej”kuliześcianą.
Temat7.Pracaienergia.
•
Przykładyzjawisk:zderzeniasprężyste,wahadło.
•
Podstawowadefinicjapracy;defincjaogólna;pracanadowolnejdrodze.
•
Przykłady:podnoszenieciała,naprężaniesprężyny.
•
Pracajakoprocesprzenoszeniaenergiizjednegoukładudodrugiego,lubzmiany
postacienergii.
•
Pracawykonywanaprzezsiłęwypadkową;energiakinetyczna;twierdzenierów-
nościpracysiływypadkowejiprzyrostuenergiikinetycznej;energiakinetyczna
azmianaukładuodniesienia.
•
Energiakinetycznaukładucząstek.
•
Pracawykonywanaprzezsiłęzachowawczą;definicjasiłyzachowawczej;energia
potencjalna.
•
Zasadazachowaniaenergiimechanicznej.
•
Siłystratne;pracasiłstratnychaenergiamechaniczna.
•
Przykłady:jednorodnepolegrawitacyjne,energiapotencjalnasprężyny,central-
nepolegrawitacyjne(prędkośćucieczki).
•
Zderzeniadoskonalesprężysteidoskonaleniesprężyste.
•
Różneformyenergiiiichzwiązekzformamipodstawowymi(kinetycznąipo-
tencjalną).
•
Przykład:energiawewnętrznagazudoskonałego-rozprężanieadiabatyczne.
Temat8.Oscylacje.
•
Przykładyzjawisk:draganiamechaniczneiinne;oscylatory0D,1D,2D,3D;oscy-
lacjetłumione;rezonans;oscylatorysprzężone.
•
Podstawowafunkcjaopisującadrgania,znaczenieparametrów;równanieróż-
niczkoweopisującedrgania;częstośćwłasna.
•
Przykłady:masaprzymocowanadosprężyny,wahadło,molekuładwuatomowa,
obwódelektrycznyLC.
•
Reprezentacjazespolonaoscylacji;rozwiązanierównaniaróżniczkowegodladrgań
tłumionych.
•
Drganiawymuszone,rozwiązanierównaniarózniczkowegoidyskusjawyniku;
zajwiskorezonansu.
•
Dyskusjatransformacjiiprzenoszeniaenergiiwoscylatorach.
Temat9.Dynamikaruchuobrotowego.Ciałosztywne.
•
Zjawiska:kręcącysiębączek,poryroku.
•
Definicjemomentupęduimomentusiły.
•
DrugazasadadynamikiNewtonawpostaciwygodnejdoopisuruchuobrotowe-
go;pojedynczacząstka,układcząstek.
•
Zasadazachowaniamomentupędu(układizolowany,przypadeksiłycentralnej).
•
Przykład:wyprowadzeniedrugiegoprawaKepplerazzasadyzachowaniamo-
mentupędu.
•
Definicjabryłysztywnej.
•
Dynamikabryłysztywnejwokółsztywnejosi;prędkośćkątowaiprzyspieszenie
kątowe;momentbezwładnościwzględemsztywnejosi;energiakinetycznaruchu
obrotowego;analogiedoruchuprostoliniowego.
•
Ruchswobodnybryłysztywnej;związekpomiędzyprędkościąkątowąamomen-
tempędu;tensormomentubezwładności;osiegłówne;stabilneiniestabilneosie
obrotu.
•
Przykładyzjawiskizastosowań.
Temat10.Szczególnateoriawzględności.
•
Problemprędkościświatła.IdeaeksperymentuMichelsona-Morleya(obalenie
hipotezy”eteru”)
•
Postulatyszczególnejteoriiwzględności.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]