Mechanika Klasyczna i Relatywistyczna

Sylabus
WYDZIAŁ FIZYKI
Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Zakład Teorii Ciała Stałego
Stopień/tytuł naukowy
Imię
Nazwisko
Doktor
Marek
THOMAS
Kierunek studiów
Specjalność
Fizyka
Informatyka Stosowana
Nazwa przedmiotu
Rodzaj zajęć
MECHANIKA KLASYCZNA
i RELATYWISTYCZNA
Wykład (i ćwiczenia) kursowe
Liczba godzin:
Rok studiów/tryb
30 (+ 30)
Rok akademicki/Semestr
‘2009/10, sem. zimowy
II r. studiów licencjackich - w Słubicach;
- studia stacjonarne
Punkty ECTS
Zwięzły opis treści przedmiotu
Celem jest ukazanie roli matematyki jako podstawowego narzędzia badawczego
fizyki – nauki eksperymentalnej i teoretycznej; jak opisując zjawiska fizyczne
znajdujemy prawa i reguły nimi rządzące formułując odpowiednie modele i teorie;
rola teorii w fizyce; kryterium poprawności teorii fizycznych; miejsce i znaczenie
Mechaniki w fizyce teoretycznej; prezentacja zasad ruchu i wniosków z nich
wynikających; zakres adekwatności reguł mechaniki Newtona; konieczność wyjścia
poza mechanikę Newtona – mechaniki relatywistyczna i kwantowa jako teorie
nakrywające; ujęcie mechaniki klasycznej w formie niezbędnej do zgłębiania
mechaniki kwantowej.
Szczegółowa tematyka zajęć
1. Prawa ruchu układów mechanicznych –
- sens i treść zasad mechaniki Newtona; bezwładność; równanie ruchu i jego
konsekwencje; układy inercjalne; zasada względności Galileusza; ruch punktu
materialnego a ruch obiektu rozciągłego; dynamika układu wielu ciał;
rozwiązanie zagadnienia mechaniki, stan ruchu w mechanice klasycznej a
trajektoria ruchu
2. Prawa zachowania –
- praca mechaniczna a energia kinetyczna, siły potencjalne, zachowanie
energii mechanicznej; siły niezachowawcze; układy dyssypatywne; zasada
zachowania energii mechanicznej a I zasada termodynamiki; zachowanie pędu
w układach izolowanych; zderzenia cząstek; moment sił i moment pędu;
zasada zachowania momentu pędu; prawa zachowania a własności (symetrie)
czasowo-przestrzenne
3. Zagadnienie ruchu dwóch ciał (zagadnienie Keplera) –
- ruch w polu centralnym; bariera odśrodkowa a zasada zachowania momentu
pędu; stany związane; grawitacja; prawa Keplera
4. Drgania –
- ruch harmoniczny a ruch jednostajny po okręgu; małe drgania układów
złoŜonych
5. Elementy dynamiki ciał sztywnych
6. Zasady wariacyjne w mechanice klasycznej –
- sformułowanie mechaniki jako zagadnienia wariacyjnego; współrzędne i
prędkości uogólnione; stopnie swobody układu z więzami; funkcjonał działania,
funkcja Lagrange’a; zasada wariacyjna Hamiltona a równanie ruchu Newtona;
symetria a prawa zachowania, twierdzenie Noether; formalizm Hamiltona
7. Elementy mechaniki relatywistycznej –
- skończona prędkość rozchodzenia się oddziaływań a szczególna zasada
względności; szczególna teoria względności; dynamika relatywistyczna;
(relatywistyczne) pęd i energia; energie spoczynkowa i kinetyczna;
relatywistyczny sens masy, równowaŜność masa-energia; cząstki bezmasowe i
ich pęd; prędkość graniczna (maksymalna); relatywistyczne równanie ruchu
8. Miejsce mechaniki klasycznej w fizyce teoretycznej –
- zakres stosowania (adekwatności) teorii Newtona; fizyka klasyczna a fizyka
kwantowa
Sposób oceniania (wymagania)
Egzamin pisemny
Egzamin ustny
Udział w ocenie
końcowej
podstawowy
uzupełniający
(alternatywnie)
Literatura podstawowa
1. J.R. Taylor, Mechanika Klasyczna, t. 1., Wydawnictwo Naukowe PWN,
Warszawa, 2006
2. L.D. Landau i E.M. Lifszyc, Krótki Kurs Fizyki Teoretycznej, t. 1., PWN,
Warszawa, 1980
Literatura rozszerzona
L.D. Landau i E.M. Lifszyc, Mechanika, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa,
2006