Kto nie zda egzaminu ( nie uzyska oceny dostatecznej ...users.uj.edu.pl/~kulessa/W1_m_0708.pdf2008...

2008-10-03 Reinhard Kulessa 1

Wykład z mechaniki.

Prof. Dr hab. Reinhard KulessaWarunki zaliczenia:1. Zaliczenie ćwiczeń(minimalna ocena dostateczny)2. Zdanie egzaminu z wykładu

Egzamin z wykładu będzie składał się z egzaminu testowego

Termin egzaminu 29 stycznia 2009 Godz. 9.00-12.00

Kto nie zda egzaminu (nie uzyska oceny dostatecznej), będzie zdawał testowy egzamin poprawkowy.


MechanikaReinhard Kulessa

I semestr r. akademickiego 2008/2009

PodręcznikiStosowane podręczniki mechaniki mogą być w dowolnymjęzyku .Przykłady podane są na następnej stronie.

Notatki z wykładu będą umieszczone na stronie internetowejhttp://users.uj.edu.pl/~kulessa


1. C. Kittel, W.D. Knight, M.A. Ruderman: Mechanika, PWN, Warszawa 1969, lub wznowienia; tłumaczenie z "Mechanics –Berkeley Physics Course" - Vol. 1

2. R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands: Feynmana wykłady z fizyki -Tom Iczęść 1, PWN, Warszawa 1974, lub wznowienia, tłumaczenie z "The Feynman lectures on physics"

3. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fundamentals of Physics, FifthEdition, John Wiley & Sons, Inc., New York 1997

4. A.K. Wróblewski, J.A. Zakrzewski: Wstęp do Fizyki, tom 1, PWN, Warszawa 1976, 1984

5. S. Szczeniowski: Fizyka Doświadczalna, Część I - Mechanika i Akustyka, PWN, Warszawa 1980

6. P.A. Tipler: Physics for scientists and engineers, fourth edition W.H. Freeman and Company, New York 1999

7. A. Piekara: Mechanika ogólna, PWN, Warszawa 1967,

8. A. Januszajtis: Fizyka dla Politechnik, Tom I, PWN 1977


8. J. Orear, Fizyka tom 1, WNT, Warszawa


A. Wstęp

Zaczynacie Państwo studiowanie fizyki od jednego z podstawowych działów – mechaniki.

Należałoby się zapytać jakie są cele badań fizycznych na początku 21 wieku. Jedna z odpowiedzi mówi, że chodzi o zbadanie struktury materii oraz oddziaływań pomiędzy jej składnikami. Badania te można wykonywać różnymi metodami. Podstawowymi są badania teoretyczne i badania doświadczalne .

Fizyk teoretyk będzie starał się wyjaśnić znane zjawiska w oparciu o proste reguły, oraz przewidywać nowe prawa i zależności pomiędzy zjawiskami.


Fizyk doświadczalny ma za zadanie odkrywać i opisywaćnowe zjawiska i prawidłowości nimi rządzące, lub sprawdzaćdoświadczalnie przewidywania teoretyczne

Szybki rozkwit nauk przyrodniczych w ostatnim czasie zawdzięczamy silnemu oddziaływaniu pomiędzy teorią a doświadczeniem.

Ze słowem FIZYKA spotykamy się bardzo często m. in. w nazwach innych dziedzin nauki jak np.. biofizyka, astrofizyka, geofizyka, fizykoterapia.Biofizyka bada strukturę i funkcjonowania makrocząsteczek z których jesteśmy zbudowani.Geofizyka i astrofizyka zajmują się badaniem naszego makroskopowego otoczenia.

Znamy oczywiście szereg innych dziedzin fizyki. Są nimi np..


• Fizyka ciała stałego – badająca własności materii skondensowanej• Fizyka atomowa -- badająca strukturę atomów• Fizyka statystyczna – badająca układy wielu cząstek• Fizyka jądrowa -- badająca własności jąder atomowych• Fizyka cząstek

elementarnych -- zajmująca się własnościami tych cząstek i oddziaływaniami pomiędzy nimi

• Fizyka medyczna -- stosująca metody fizyczne w medycynie

• I wiele innych dziedzin które pojawiają się z upływem czasu i które Państwo poznacie w czasie studiów.

Zobaczmy, z jakimi obiektami nie makroskopowymi możemy mieć do czynienia w badaniach fizycznych.


Kryształ Atom Jądro atom Cząstki elemy

yny

BarionyKwarki

Cząstka

Z jakimi obiektami mamy do czynienia?


Pomiędzy cząstkami elementarnymi istnieją cztery oddziaływania fundamentalne. Oddziaływania te sąodpowiedzialne za siły działające pomiędzy cząstkami.

ElektromagnetyczneSłabe

Silne jądroweSilne kolorowe

Elektrycznemagnetyczne

Podstawowe oddziaływania są następujące:1. Grawitacyjne

2. Elektrosłabe

3. Silne

Dla opisu zjawisk fizycznych byłoby najlepiej, gdyby istniało tylko jedno oddziaływanie, zawierające w sobie wszystkie do tej pory wymienione. Jesteśmy blisko unifikacji oddziaływań słabych, elektromagnetycznych i silnych.


Jesteśmy jeszcze daleko od pełnej unifikacji wszystkich oddziaływań. Cztery Oddzialywania Fundamentalne

Grawitacja

Slabe

Silne

Elektromagnetyczne

Wszystkie siły z którymi możemy spotkać się na Ziemi mająswoje źródło w tych czterech oddziaływaniach


A.1. Podstawowe pojęcia fizycznego opisu natury

Wiemy już, że istnieją różnego rodzaju cząstki i oddziaływania pomiędzy nimi. Zadajmy sobie pytanie, jak zachowuje się cząstka pod wpływem tych oddziaływań?W przeważającej liczbie przypadków stwierdzimy, że cząstka się porusza.

Z pewnością zaś cząstka będzie się poruszała pod wpływem sił grawitacji.Jaki będzie tor tej cząstki?Jak poruszają się nukleony pod wpływem sił jądrowych?Jak poruszają się ładunki pod wpływem sił elektromagnetycznych?

Pierwszą próbę odpowiedzi na pytanie – jak porusza się ciało pod wpływem działania siły podjął się w 1687 r. Newton.Równania opisujące ruch, do których Newton doszedłstanowią podstawę mechaniki klasycznej. Wiążą one ze sobąpewne wielkości opisujące ruch, oraz powodującą ten ruch siłę.


Równania Newtona stanowiły rezultat obserwacji doświadczalnych. Później okazało się, że można je łatwo wyprowadzić ze znacznie ogólniejszych zasad zachowania.

Obszar zastosowań mechaniki klasycznej do zjawisk fizycznych jest bardzo szeroki.Obejmuje on takie dziedziny jak ruch planet, ruch przedmiotów na Ziemi, działanie maszyn, rotacje, drgania, kinematykę zderzeń, szereg zjawisk termodynamicznych i wiele innych.Okazało się jednak, że istnieje szereg zjawisk, których nie da się opisać przy pomocy mechaniki klasycznej. Należą do nich m.in.. ruchy z prędkościami zbliżonymi do prędkości światła, czy ruchy w mikroświecie.Mechanikę klasyczną musieliśmy więc uzupełnić teoriąwzględności i mechaniką kwantową.


Mechanika Newtonowska posługiwała się pojęciem przestrzeni i czasu, przy czym czas był taki sam niezależnie od układu współrzędnych, niezależnie od tego czy układ współrzędnych się poruszał czy spoczywał.

Einstein w 1905 roku przepowiedział, że czas, który mierzy dany obserwator zależy od układu współrzędnych . Zostało to dowiedzione doświadczalnie.

Faktem jest również to, że żadne ciało nie może się poruszać z prędkościąwiększą niż prędkość światła c.

Z kolei opis ruchów w mikroświecie, jak np.. nukleonów w jądrze atomowym, czy elektronów w atomie znalazł swoje rozwiązanie w latach 30 XX wieku. Impulsem do tego była obserwacja, że cząstki mogązachowywać się jak fale, a fale jak cząstki. Falowy charakter materii daje jednak znać o sobie dopiero przy ruchach w rozmiarach mikroskopowych.Jedną z podstawowych reguł jest tu relacja nieoznaczoności Heissenberga.Mówi ona, że niedokładność wyznaczenia położenia jest tym większa, im mniejsza jest niedokładność wyznaczenia pędu.

2

xpx


W opisie zjawisk fizycznych jesteśmy zdani na własne obserwacje, które bardzo często są subiektywne. Dla jednych obserwowane ciało w ruchu będzie poruszało się wolno, dla innych szybko.Czas również płynie różnie dla różnych osób.Nasze zmysły różnie reagują na odbierane bodźce.Musimy o efektach tych pamiętać w czasie obserwacji zjawisk i wykonywania pomiarów.

Nie wystarczy ocenić średnicy wewnętrznych okręgów, trzeba je dokładnie zmierzyć.


Proszę policzyć liczbę jasnych i ciemnych punktów w rogach kratek.


Czy któreś z poziomych wewnętrznych linii są do siebie równoległe?


Jesteśmy prawie pewni, że widzimy spiralę.


Inne przykłady


Ile nóg ma ten słoń?

Saksofonista?


Gdzie leży mały sześcian?

Ile na rysunku jest sześcianów?


Ile różowych kolorów widzę?


Dokąd te schody?

Ilu nas jest?

Kto nie zda egzaminu ( nie uzyska oceny dostatecznej ...users.uj.edu.pl/~kulessa/W1_m_0708.pdf2008...

Documents

Transcript of Kto nie zda egzaminu ( nie uzyska oceny dostatecznej ...users.uj.edu.pl/~kulessa/W1_m_0708.pdf2008...