wykład 1 - Instytut Fizyki PŁ

Fizyka I
Bogdan Żółtowski, doc. dr inż.
Instytut Fizyki PŁ, Wólczańska 219, pokój 3.12 B14, III p.
tel. 3664, http://www.if.p.lodz.pl/bogdan.zoltowski/
Konsultacje: piątek 14-16
Zakres przedmiotu:
•Kinematyka
•Dynamika punktu materialnego
•Dynamika bryły sztywnej
•Pole grawitacyjne
•Ruch drgający
•Ruch falowy
Pole elektrostatyczne
Przewodnictwo elektryczne
Pole magnetyczne
Warunki zaliczenia przedmiotu
•Ćwicz. rachunkowe =40 pkt. (min. 20)
•Kolokwium końcowe (90 min. test) = 60 pkt (min. 30)
Wynik = Ćwiczenia+Kolokwium (40%+60%)
FIZYKA - 2016
2016
W -1
http://www.if.p.lodz.pl/bogdan.zoltowski/
1
Literatura i materiały
Literatura podstawowa:
Robert Resnick, David Halliday, Fizyka, tom 1,2 Wyd XIV, PWN 1999
David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fizyka, tom 1, 2,3,4 PWN 2003
Literatura pomocnicza:
Andrzej K. Wróblewski, Janusz A Zakrzewski, Wstęp do fizyki,tom 1, PWN 1976
B.Jaworski, A.Dietłaf, L.Miłkowska, Kurs fizyki tom 1, PWN 1984
Literatura dla zainteresowanych:
C.Kittel, W.D. Knight, M.A.Ruderman, Mechanika, PWN 1973
R.P.Feynman,R.Leighton, M.Sands, Feynmana Wykłady z fizyki tom 1, PWN 1971
E.M. Purcell, Berkeley Physics Course, Elektryczność i Magnetyzm
B.Jaworski, A.Dietłaf, L.Miłkowska, Kurs fizyki tom 2, PWN 1984
Zygmunt Kleszczewski, Fizyka klasyczna, Wyd. Politechniki Śląskiej, 1997
D.M.Bourg, Fizyka dla programistów gier, Helion 2003
A.Drzewiński, J.Wojtkiewicz, Opowieści z historii fizyki, PWN 2001
Strony w sieci:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html- kurs fizyki (ang.) C.R. Nave
http://physicsweb.org/resources/- symulacje (ang)
http://www.pintarmedia.com/- wirtualne laboratorium (ang)
http://www.whfreeman.com/tipler/content/instructor/index.htm- ilustracje do książki P.Tiplera
http://info.fuw.edu.pl/~akw/historia.html-historia fizyki A.K.Wróblewski
http://ptf.fuw.edu.pl/fizyka.html- linki do materiałów dydaktycznych i publikacji z fizyki
FIZYKA - 2016
2016
W -1
http://www.if.p.lodz.pl/bogdan.zoltowski/
2
Metoda badawcza
„Wtedy bowiem sądzimy, żeśmy daną rzecz poznali,
gdyśmy wykryli pierwsze przyczyny i pierwsze zasady
aż do ostatecznych elementów”
Arystoteles, Fizyka, IV w.p.n.e
Metoda badawcza
Język
Wielkości
Obserwacja
Miary
Jednostki
Analiza
Wzorce
Matematyka
Model
Weryfikacja przez eksperyment
„Jeśli potraficie zmierzyć to o czym mówicie
oraz wyrazić to w liczbach,
wówczas wiecie o czym mówicie”
Lord Kelvin
Zastosowanie
FIZYKA - 2016
2016
W -1
http://www.if.p.lodz.pl/bogdan.zoltowski/
3
Prawa i zależności fizyczne jako związki przyczynowo – skutkowe
F a
F  m a
II zasada dynamiki:
F
a
; aF
m
Pojemność elektryczna:
F
1
m
m

F
;
m

a
a
Q
U
; U Q
C
Q
1
C  ; C Q ; C 
U
U
FIZYKA - 2016
2016
W -1
http://www.if.p.lodz.pl/bogdan.zoltowski/
4
Interpretacja zależności przedstawianych na wykresie
Zmienna niezależna na osi poziomej, zmienna zależna na osi pionowej
U iR
Prawo Ohma:
i
i
R1
tg 
1
R
U
F F G
U
; i U
R
i
U i
R
U
R
i
1
R  U; R 
i
Mm
r2
U
F
F G
Mm
r2
1
r2
r
FIZYKA - 2016
2016
U
W -1
http://www.if.p.lodz.pl/bogdan.zoltowski/
5
Analiza Wymiarowa
Wielkość
Wymiar/jednostka
Wielkość
Wymiar/jednostka
Długość
[L] [m]
Częstość
[T-1] [s-1]
Masa
[M] [kg]
Siła
[M][L]/[T2]
Czas
[T] [s]
Praca
[kg][m]/[s2]
[M][L2]/[T2]
[k][m2]/[s2]
Analiza wymiarowa pozwala na sprawdzenie formalnej poprawności zależności
s  v1  t  v 2
2
m 2 m
m   s 
s
s
Uzgodnienie wymiarów pozwala na przewidywanie postaci zależności
aF
m
a   2
s
a  F  A A?
1
kgm
F   2  A 
kg
s
1
 A   
M 
F
a
M
I  I o e  x  x   1     [ m 1 ]
FIZYKA - 2016
2016
W -1
http://www.if.p.lodz.pl/bogdan.zoltowski/
6
Wektory i skalary
Wyróżniki wielkości wektorowej:



•Niezależność od układu współrzędnych:
V ; F ; B
wartości, kierunku.
•Podleganie regułom specjalnym dodawania:
reguła równoległoboku, przemienność (nie spełniona np. dla obrotu)
Wyróżniki wielkości skalarnej:
•Niezależność wartości od układu współrzędnych.
•Podleganie regułom algebry.
T ; E ; i
Wektorowe ujęcie praw fizyki jest niezależne od układu współrzędnych
Wielkości tensorowe:
Uogólniony zapis własności kierunkowych
Skalar: tensor rzędu 0
Wektor: tensor rzędu 1 (3 składowe)
tensory II rzędu (3x3 – 9 składowych)
FIZYKA - 2016
2016
W -1
Opis własności anizotropowych
naprężenie,
moment bezwładności,
polaryzowalność elektryczna,
http://www.if.p.lodz.pl/bogdan.zoltowski/
7