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  1. 科 技 與 物 理 陳永忠 東海大學物理系 http://phys.thu.edu.tw/~ycchen Email:ycchen@thu.edu.tw

  2. 1 伽利略的自由落體 • 與折射式望遠鏡 • 2 第谷的天文觀測 • 與克普勒的行星運動定律 • 3 古典力學:從牛頓到愛因斯坦。 • 4 天文學與宇宙論: • 看星星認識宇宙的起源。 • 5 古典力學實驗 。 • 6 熱力學與引擎。 • 7 電磁學:閃電,電力。 • 8 磁力與磁浮。 • 9 期中考 • 10 電磁感應,電磁波。 • 11 電磁學實驗。 • 12 光學:折射、繞射、全像術。 • 13 光學實驗。 • 14 愛因斯坦的狹義相對論。 • 15 量子物理的基本原理。 • 16 原子,電子與奈米世界。 • 17 雷射、半導體、超導體。 • 18 期末考 • 期中考35% • 期末考45% • 平時成績20%

  3. 等速度運動: x = vt 等加速度運動

  4. 加速度的單位:m/s2 相當於v-t圖的斜率

  5. (慣性定律) • NEWTON’S FIRST LAW Every body continues in its state of rest or of uniform motion in a straight line unless it is compelled to change that state by forces impressed upon it. • NEWTON’S SECOND LAW (作用力定律) 力的單位:牛頓 N = kg m/s2 The net force, ΣF, acting on a particle of mass m produces an acceleration a = ΣF/m in the direction of the net force. (1642-1727) (作用力與反作用力定律) • NEWTON’S THIRD LAW FAB = -FBA The force exerted on A by B is equal and opposite to the force exerted on B by A

  6. 由於有空氣阻力,不同的物質未必能同時降落 相同的高度,但是把空氣抽掉時,在真空中就 必然同時落地。 空氣阻力會使得自由落體在時間足夠久之後 趨近一個等速度運動,該速度稱為終端速度。

  7. work-energy theorem 功的定義: 功=作用力×物體沿力方向的位移 單位等於焦耳 動能 1卡=4.2焦耳 功率(power) 單位:瓦特 (watt)

  8. 位能 U = mgh 動能K E = K + U = constant (能量守恆)

  9. UNIFORM CIRCULAR MOTION (圓周運動)

  10. 碰撞是指二個或多個物體在很短的時間內彼此施以很強的作用力的這種事件。在碰撞發生的前後動量永遠守恆,對於彈性碰撞而言,動能也是守恆。在近代物理的發展中,碰撞實驗扮演一個重要角色,包括原子的結構以及基本粒子的探索。 動量(P)=質量(m)×速度(v)

  11. 彈性碰撞

  12. 完全非彈性碰撞是指二個或多個物體經過碰撞後即結合成一個物體不再分開。

  13. 一個不受外力作用的系統,如在作旋轉運動的物體,其角動量永遠守恆。一個不受外力作用的系統,如在作旋轉運動的物體,其角動量永遠守恆。 角動量(L)=旋轉半徑(r) × 動量(P) L = mvr = constant

  14. 角動量(L)=旋轉半徑(r) × 動量(mv) r r V v

  15. 旋轉中的星雲俱有固定的角動量,這個角動量的大小與此星雲形成時的瓦斯雲氣的角動量相同。在未來漫長的歲月中此星雲將一面等速度移動(動量守恆)一面維持此角動量的旋轉(角動量守恆)

  16. 克普勒(Kepler)行星運動定律 • 行星繞日的軌道是橢圓形 • 等面積定律:行星至太陽間的連心線在相同的時間內掃過相同的面積 • 行星繞日的週期(T)與其橢圓軌道之半長軸(R)關係為

  17. 等面積定律 = 行星掃過面積的速率( )為ㄧ定值,與軌道的位置無關。

  18. 宇宙中的四個基本作用力 • 重力 • 電磁力 • 強力 • 弱力 牛頓對科學的偉大貢獻 三大運動定律 F=ma 重力定律 F a m M m r

  19. M

  20. 高度(km) 重力加速度(m/s2) 高度實例 0 9.83 地平面 8.8 9.80 聖母峰 36.6 9.71 輕汽球 400 8.70 太空梭 35700 0.225 通訊衛星 重力加速度與高度之關係 5.98×1024 kg 6.37×106 m

  21. 天體 質量(kg) 半徑(m) 脫離速度(km/s) 小行星 1.17×1021 3.8×105 0.64 月球 7.36×1022 1.74×106 2.38 地球 5.98×1024 6.37×106 11.2 木星 1.90×1027 7.15×107 59.5 太陽 1.99×1030 6.96×108 618 天狼B星(白矮星) 2×1030 1×107 5200 中子星 2×1030 1×104 2×105 脫離速度 光速= 3.×105 km/s

  22. 天文學家認為質量高於太陽1.4倍的恆星死亡後形成中子星,而質量更大者會形成黑洞。而今發現中子星的質量上限可能遠超過之前所認為,形成黑洞的質量門檻也更高。某些質量1.6~2.5倍太陽質量的恆星,經歷超新星爆炸後可能形成半徑僅約10~16公里的中子星,密度高達每立方公分數十億噸,就像一顆巨大的原子核。這項研究結果將影響宇宙中黑洞數量的估計比例,也有助於超緻密星體與原子核物理的研究。

  23. What happen if ? Black Hole

  24. 共振現象 Resonance