Download
slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
FIZIKA uvod PowerPoint Presentation
Download Presentation
FIZIKA uvod

FIZIKA uvod

388 Views Download Presentation
Download Presentation

FIZIKA uvod

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. FIZIKA uvod Dr. Željko Andreić, docent Rudarsko-geološko-naftni fakultet Sveučilište u Zagrebu zandreic@rgn.hr http://www.rgn.hr/~zandreic/studenti/fizika/fizika.html

  2. kratki sadržaj: 1. uvod 2. pravila kolegija 3. kratki pregled podjele fizike 4. osnovne fizikalne veličine i jedinice 5. Znanstveni zapis brojeva 6. Koordinatni sustavi 7. Grafičko prikazivanje fizikalnih veličina

  3. Pravila kolegija 1 Studenti su dužni prisustvovati predavanjima i izlaziti na kolokvije! Gradivo je podijeljeno u 7 cjelina: F1. Uvod. SI sustav jedinica. Pretvatranje fizikalnih jedinica. Znanstveni zapis veličina, prefiksi. Koordinatni sustavi. Prikazivanje fizikalnih podataka. F2. Pravocrtno gibanje. Inverzni problem. Početni uvjeti. Newton-ovi aksiomi. Impuls sile i količina gibanja. Gibanje u ravnini. Sila trenja. Kosina. Gibanje po krivulji i kružnici. Rad sile. Snaga. Kinetička energija. Potencijalna energija.

  4. Pravila kolegija 2 F3. Centar mase. Kruto tijelo. Rotaciona kinetička energija i momenti inercije. Moment sile. Rotacioni rad i snaga. Kutna količina gibanja. Rotaciona ravnoteža. Precesija. Coriolis-ova sila. Elastičnost krutih tijela. Newton-ov zakon gravitacije. F4. Fizikalna svojstva tekućina i plinova.Tekućina u mirovanju. Laminarni i turbulentni tok. Jednadžba kontinuiteta i Bernoulli-jeva jednadžba za idealni fluid. Realni fluidi.

  5. Pravila kolegija 3 F5. Električni naboji. Gibanje nabijene čestice u električnom polju. Električna struja i otpor. Magnetsko polje. Lorentz-ova sila. Gibanje nabijene čestice u magnetskom polju. Ukrštena električna i magnetska polja. Izvori magnetskog polja. Biot-Savart-ov i Amper-ov zakon. Elektromagnetska indukcija. Elektromotorna sila gibanja. F6. Uteg na opruzi. Prigušeno titranje. Slaganje titranja. Jednadžba vala. Lom i refleksija valova. Energija vala. Vrste valova.

  6. Pravila kolegija 4 F7. Fermat-ov princip. Snell-ov zakon loma. Totalna reflesija. Zrcala i leće u Gauss-ovoj asproksimaciji. Disperzija svjetlosti. Realni optički sistemi. Optički instrumenti. Valna priroda svjetla. Ogib. Interferencija. Polarizacija svjetla. Dvolom. Kolokviji: Kolokviji su pismeni a sastoje se od teoretskih pitanja i 2-3 računska zadatka, a pišu se 45 minuta.

  7. Pravila kolegija 5 Prvi kolokvij: SI sustav jedinica. Pretvatranje fizikalnih jedinica. Znanstveni zapis brojeva, prefiksi. Prikazivanje fizikalnih podataka. Ovaj kolokvij uvjet je za pristupanje ispitu iz Fizike. Zbog toga će u toku semestra biti ponovljen dva ili tri puta. Ostali kolokviji neće biti ponavljani! Drugi kolokvij: pokriva gradivo cjelina F2, F3 i F4 i održat će se negdje sredinom semestra. Treći kolokvij: pokriva gradivo cjelina F5, F6 i F7 a održat će se nakon završetka predavanja.

  8. Pravila kolegija 6 Na kolokvijima je dozvoljeno imati pribor za pisanje, kalkulator (bez grafičkog ekrana i mogućnosti upisivanja teksta) i literaturu u štampanom obliku (knjige, tablice, memento i sl.), osim zbirki zadataka. Upotreba mobitela umjesto kalkulatora je strogo zabranjena! Svaki student MORA imati svoj pribor za crtanje i računanje. Posuđivanje pribora za vrijeme kolokvija nije dozvoljeno.

  9. Pravila kolegija 7 Zadaci na kolokviju rješavaju se na tzv. košuljicama. Košuljica je A3 list papira presavinut na pola. Papir može biti čist, sa crtama ili kvadratićima (trgovački papir). Na vrh prednje stranice košuljice obavezno napisati prezime, ime i matični broj studenta, zajedno sa oznakom smjera. Ako je za rješavanje potrebno više listova papira, oni se umeću u košuljicu, i potrebno ih je potpisati.

  10. Pravila kolegija 8 Uvjet za potpis (izvršenje obaveza) je prisustvovanje nastavi i kolokvijima. Prisustvo na nastavi će se povremeno provjeravati popisivanjem. Dozvoljena su najviše tri izostanka u toku semestra! Uvjet za oslobađanje od ispita je pozitivna ocjena iz sva tri kolokvija. Ponuđena ocjena može biti manja od prosjeka ocjena sa kolokvija! Studenti koji žele veću ocjenu od ponuđene, moraju pristupiti usmenom ispitu. Na usmenom ispitu provjerava se poznavanje teorije.

  11. Pravila kolegija 9 Studenti koji su izvršili svoje obaveze i dobili potpis, a nisu stekli pravo na ocjenu preko kolokvija, pristupaju pismenom ispitu. Pismeni ispit sastoji se od 6-8 računskih zadataka i piše se 3 sata. Za pismeni ispit vrijede ista pravila kao i za kolokvije. Nastavnik može zatražiti pristupanje usmenom ispitu ako smatra da je to potrebno. Studenti također mogu zatražiti usmeni ispit ako žele popraviti ocjenu dobivenu na kolokvijima. Odluka o prihvaćanju ili neprihvaćanju takve zamolbe je u diskreciji nastavnika.

  12. Pravila kolegija 10 Zadaci za vježbu (domaće zadaće): Nastavnik može povremeno pripremiti zadatke za vježbanje koje studenti rješavaju samostalno kod kuće a rješene zadatke trebaju predati na idućim vježbama. Ti zadaci nalazit će se na web stranicama kolegija, odakle ih studenti mogu preuzeti. Rješavanje ovih zadataka nije obavezno, ali nosi dodatne bodove koji mogu pomoći u slučaju loše riješenih kolokvija (do 20% bodova potrebnih za prolaz odgovarajućeg kolokvija).

  13. Literatura • BILJEŠKE SA PREDAVANJA • materijali na web stranicama kolegija: http://www.rgn.hr/~zandreic/studenti/fizika/fizika.html • B. Tillery: Physical Science • D. Horvat: Fizika za studente RGNa • T. Car: Predavanja iz fizike, Visoka elektrotehnička škola Varaždin 2004. • Starije knjige iz opće fizike – knjižnica RGN

  14. Literatura 2 • zbirke zadataka • Mikuličić, Varičak, Vernić: Zbirka zadataka iz fizike, Školska knjiga (žuta zbirka) – za lakše zadatke • M. Browne: Physics for engineering and science, Schaum’s Outlines (Algoritam) ili slične zbirke i udžbenici fizike za fakultete tehničkog usmjerenja

  15. Kratki pregled podjele fizike Fizika Kvantna fizika Mehanika Toplina i termodinamika Relativnost Elektricitet i magnetizam Nuklearna fizika Valovi Fizika čvrstog stanja Optika Fizika plazme

  16. Pokusi i modeli Složene objekte i događaje iz stvarnosti zamjenjujemo jednostavnijim modelima. Npr. automobil zamišljamo kao materijalnu točku:

  17. Pokusi i modeli 2 Osim direktnog opažanja pojava oko nas vrlo često se koristimo pokusima. Pokus je maksimalno pojednostavljen slijed događaja u koji mnogo puta ponavljamo na isti način. Iz ponašanja tijela u pokusima izvodimo pretpostavke (teorije) koje primijenjujemo na stvarne situacije. Pretpostavke koji se nakon duge i svestrane primjene pokažu točnima postaju fizikalni zakoni.

  18. Pokusi i modeli 3 U opisivanju fizikalnih modela i procesa služimo se različitim varijablama, koje u fizici općenito nazivamo fizikalne veličine. Za razliku od matematičkih varijabli čiji iznos je u danom slučaju potpuno određen samo njihovom brojčanom vrijednošću, fizikalne veličine uz brojčanu vrijednost posjeduju i fizikalnu dimenziju koja nam govori na što se ta fizikalna veličina odnosi. Npr. prevaljeni put ima dimenziju dužine, trajanje neke pojave dimenziju vremena itd.

  19. Pokusi i modeli 4 Određivanje iznosa neke fizikalne veličine vrši se postupkom mjerenja u kojem se ta fizikalna veličina uspoređuje sa odgovarajućom standardnom veličinom. Npr. kod mjerenja dužina služimo se mjernom trakom na koju su nanesene standardne jedinice za dužinu: metri i njihovi dijelovi, kod određivanja mase koristimo utege i sl. Posljedica toga je da je iznos fizikalne veličine potpuno određen samo ako se uz brojčanu vrijednost navede i fizikalna jedinica (jedinica mjere) u kojoj je njena brojčana vrijednost izražena.

  20. Pokusi i modeli 5 Matematika: x = 5 Fizika x = 5 m iznos fizikalne veličine fizikalna jedinica fizikalna veličina brojčana vrijednost ovo implicira fizikalnu dimenziju dužine. Dimenzije se uglavnom ne navode eksplicito jer se vide iz fizikalnih jedinica. da se izbjegne miješanje simbola, simboli dimenzija pišu se u uglatim zagradama: [x] = [l] (l je simbol za dužinu)

  21. Osnovne fizikalne veličine i njihove jedinice veličina [dim.] simbol jedinica duljina [ l ] l metar (m) vrijeme [ t ] t sekunda (s) masa [ m ] m kilogram (kg) el. struja [ I ] I amper (A) temperatura [ T ] T st. kelvina (K) količina tvari [ 1 ] N mol (mol) jakost izvora svjetla [ 1 ] ES sviječa (kandela) (cd) kut [ 1 ] radijan (rad) prostorni kut [ 1 ] steradijan (sr)

  22. Izvedene fizikalne veličine su sve fizikalne veličine koje se mogu izraziti kao umnožak ili kvocijent osnovnih jedinica. Npr: jedinica za rad je Džul (Joule) što je jednako kgm2s-2 dimenzija Džula je [ lm2t-2 ] brzina nema svoju posebnu jednicu i izražava se kao ms-1 dimenzija brzine je [ lt-1 ]

  23. Znanstveni zapis brojeva Brojčani iznosi fizikalnih veličina često su jako veliki ili jako mali, npr. Srednja udaljenost Zemlje od Sunca iznosi: 150000000000 m U fizici se koristi modificirani eksponencijalni zapis. Standardni (matematički) eksponencijalni zapis je: 1,5·1011m modificirani zapis: 1,500·1011 m

  24. Znanstveni zapis brojeva 2 1: mantisa se uvijek piše sa jednim cijelim mjestom čija znamenka je različita od0, i potrebnim brojem decimala. ( mantise su između 1i 9,99...). 2: broj decimala ukazuje na točnost sa kojom jenapisaniiznos poznat: broj1,5 znaći da je stvarna vrijednost između1,45 i 1,54 broj 1,500 da je stvarna vrijednost između 1,4995 i 1,5004 3: u pravilu se krajnji rezultat izražava sa dvadecimalna mjesta.

  25. Prefiksi fizikalnih jedinica U tekstu se umjesto eksponencijalne notacije radi preglednosti često koriste prefiksi. Prefiksi su standarde pokrate (simboli) koji nam govore sa kojom potencijom broja 10 trebamo pomnožiti brojčanu vrijednost da bismo dobili njen iznos izražen u osnovnim jedinicama. Prefiks se piše iza brojčane vrijednosti, ispred oznake fizikalne jedinice. Npr.: kJ = 103 J pa je 2,83 kJ = 2,83·103 J = 2830 J Prefiksi u pravilu rastu ili padaju sa faktorom 1000. Izuzetak: faktorima 10 i 100, odnosno 0,1 i 0,01. mantisa ovdje treba biti u rasponu od 1 od 999,999 sa potrebnim brojem decimalnih mjesta.

  26. Prefiksi fizikalnih jedinica: uvečanice PREFIKS SIMBOL MULTIPLI. peta P 1015 tera T 1012 giga G 109 mega M 106 kilo k 103 hekta h 102 deka da 10

  27. Prefiksi fizikalnih jedinica 2: umanjenice deci d 10-1 centi c 10-2 mili m 10-3 mikro  10-6 nano n 10-9 piko p 10-12 femto f 10-15

  28. Vremenske jedinice Vremenske jedinice u svakodnevnoj upotrebi nisu dekadske pa su velik problem za računanje. Zato ih se pretvara u decimalni zapis. Npr. 3h 5m 11,6s=3·3600+5·60+11,6 =11111,6 s slično se postupa i sa danima, mjesecima, godinama...

  29. Kutne jedinice Za mjerenje kutova u tehnici se uglavnom koriste stupnjevi. Njih se kao i vremenske jedinice pretvara u decimalni zapis. U fizici se pretežno koriste radijani, pa je potrebno dodatno stupnjeve u decimalnom zapisu prevesti u radijane. Problem: 360o = 2 rad pa je 1 rad = 57,29578....o i obratno 1o = 0,01745329.... rad da se izbjegne eksplicitna upotreba iracionalnih brojeva za najčešće kuteve, oni se izražavaju u dijelovima  radijana. Npr. pravi kut je /2 rad.

  30. Dimenzionalni račun U fizikane jednadžbe uz iznose ulaze i dimenzije fizikalnih veličina. Npr.: tijelo se 5 s giba konstantnom brzinom od 3 ms-1. s = vt v = 3 ms-1; t= 5 s i s = 3 ms-1· 5 s = 3·5·ms-1·s = 15 m radi preglednosti se račun sa jedinicima radi tako da se jedinice prvo pregrupiraju iza brojčanih iznosa. Sa jedinicama se računa kao sa općim brojevima.

  31. Koordinatni sustavi Za određivanje položaja tijela koristimo se koordinatnim sustavima koji su uglavnom istovjetni onima koji se koriste u matematici. Osnovni koordinatni sustav je pravokutni kartezijev sustav. Izgled i odvijanje fizikalne pojave ne može ovisiti o oordinatnom sustavu (vrijedi za k. sustave u mirovanju ili jednolikom gibanju), pa ishodište i smjer osi biramo tako da problem bude što je moguće jednostavniji. fizikalni koordinatni sustavi uvijek su desni!

  32. Koordinatni sustavi 2 Desni koordinatni sustav je onaj kod kojeg desni vijak koji stoji u smjeru z osi napreduje u +z smjeru kad se zakreće od +x-osi prema +y-osi. Lakše: pravilo desne ruke: ako ispružene prste desne šake postavimo u smjer +x osi, pa nakon toga prste najkraćim putem savinemo prema +y osi, ispruženi palac pokazuje smjer +z osi. Lijevi k.s. mijenjaju predzanke u nekim jednadžbama i u fizici se ne koriste!

  33. Koordinatni sustavi 3 z z y x x y Desni sustav Lijevi sustav

  34. Cilindrični koordinatni sustav z   y x Ako problem ima rotacionu simetriju, koristi se ovaj sustav jer je u njemu moguće lakše računati.

  35. Cilindrični koordinatni sustav 2 z   y x

  36. Sferni koordinatni sustav z  r y  x Za probleme sa sfernom simetrijom.

  37. Sferni koordinatni sustav 2 z  r y  x

  38. Zemljisni koordinatni sustav Jedna je vrsta sfernog koordinatnog sustava: kut  naziva se zemljopisna dužina i mjeri se od početnog (tzv. nultog) meridijana od 0o do 180o u smjeru istoka (E) i od 0o do 180o u smjeru zapada (W). Umjesto E i W često se koriste se predznaci + i - ( +=W, -=E). Kut  naziva se zemljopisna širina i mjeri se od x-y ravnine (koja se podudara sa zemljinim ekvatorom) od 0o do 90o u smjeru sjevera (N) i od 0o do 90o u smjeru juga (S). Umjesto N i S često se koriste predznaci + i -, (+=N, -=S).

  39. Zemljisni koordinatni sustav 2 Udaljenost r najčešće se ne koristi jer su za položaj na zemljinoj površini dovoljne samo dvije koordinate, zemljopisna širina i zemljopisna dužina. Ako je ipak potrebno poznavanje udaljenosti r, ona se naziva nadmorska visina i mjeri se od tzv. srednjeg geoida koji otprilike odgovara morskoj površini, a ne od središta zemljine kugle. Formule pretvorbe iz kartezijevog koordinatnog sustava u zemljopisni prilagođene su gornjim definicijama koordinata i razlikuju se od formula koje vrijede za standardizirani sferni koordinatni sustav.

  40. Grafičko prikazivanje fizikalnih veličina Rezultati proučavanja fizikalnog modela neke pojave ili procesa uglavnom su brojačane vrijednosti fizikalnih veličina sa kojima opisujemo taj model. One su često izražene kao funkcije vremena ili neke druge fizikalne veličine. U prvom koraku te se vrijednosti mogu tabelirati (primjer: vodostaj rijeke).

  41. Grafičko prikazivanje fizikalnih veličina 2 prostor za graf papir Tablice su nepregledne, podaci se prikazuju u grafikonima. Grafikon je u svom osnovnom obliku kartezijev sustav u ravnini. x-os se postavlja horizontalno i naziva se osapscisa, a y-os se postavlja vertikalno i naziva se osordinata. desno: primjer odriđivanja veličine grafikona.

  42. Grafičko prikazivanje fizikalnih veličina 3 Papir veličine A4: prostor za grafikon 18 cm širine i 15 cm visine. Ostavit mjesta za nazive osi i oznake podjela na osima! Podjele na osi ordinata ne moraju biti jednake podjelama na osi apscisa! Os apscisa uvijek prikazuje nezavisnu fizikalu veličinu! naslov (ime) grafikona os ordinata oznake podjela i naslov osi os apscisa oznake podjela i naslov osi

  43. Grafičko prikazivanje fizikalnih veličina 4 Papir veličine A4: prostor za grafikon 18 cm širine i 15 cm visine. Ostavit mjesta za nazive osi i oznake podjela na osima! Podjele na osi ordinata ne moraju biti jednake podjelama na osi apscisa! Os apscisa uvijek prikazuje nezavisnu fizikalu veličinu! Vodostaj Save kod Zagreba 200 vodostaj (cm) 160 120 1 2 4 6 8 proteklo vrijeme (dani)

  44. Grafičko prikazivanje fizikalnih veličina 5 Vodostaj Save kod Zagreba 200 vodostaj (cm) 160 120 1 2 4 6 8 proteklo vrijeme (dani)

  45. Grafičko prikazivanje fizikalnih veličina 6 Vodostaj Save kod Zagreba 200 vodostaj (cm) 160 120 1 2 4 6 8 proteklo vrijeme (dani)