Fyzika I (mechanika a molekulová fyzika NOFY021)

Transkript

1 Fyzika I (mechanika a molekulová fyzika NOFY01) Jakub Čížek katedra fyziky nízkých teplot Tel: jakub.cizek@mff.cuni.cz výuka Fyzika I (mechanika a molekulová fyzika) Doporučená literatura: J. Kvasnica, Mechanika, Academia, Praha 1988 R.P. Feynman, Feynmanovy přednášky z fyziky 1, Fragment, Praha, 000 F. Chmelík: Fyzika I mechanika, skripta R.Bakule, E.Svoboda : Molekulová fyzika, Academia, Praha 199 I.G.Main: Kmity a vlny ve fyzice, Academia, Praha 1990

2 Mechanika a kontinuum zkouška: nutnou podmínkou připuštění k ústní zkoušce je získání zápočtu ze cvičení tj. úspěšné absolvování písemných testů -alespoň 1 bodů v součtu z obou testů - za kždýt každý test tlze získat íktmaximálně álě 0 bodů - známkování: 0-16 bodů = 1, bodů =, 10-5 bodů = 3 celková známka ze zkoušky: z 3 z z 1 p1 p 3 z u z p1, z p známky z písemných testů z u známka z ústní zkoušky

3 Fyzika věda o přírodě (fysis = příroda) fyzika studuje obecné vlastnosti látek a polí základním kritériem ve fyzice je experiment obory fyziky: y - mechanika: (mechané = stroj) studium těles a jejich vzájemného působení -termodynamika: studium jevů způsobených chaotickým pohybem atomů -elektřina a magnetismus, optika: studium elektromagnetického pole a jeho interakce s hmotou - jd jaderná áfyzika: studium tdi jevů ů v atomovém jádru - částicová fyzika: studium elementárních částic

4 Fyzika fyzikální veličiny: míry fyzikálních vlastností: X = x [X] fyzikální zákony: vztahy mezi fyzikálními veličinami fyzikální zákon platí tak dlouho dokud je v souladu s experimentem Ockhamova břitva (princip logické úspornosti) Willian Ockham Pluralitas non est ponenda sine necessitate. (Množství se nemá dokládat, není-li to nezbytné) Pokud nějaká část teorie není pro dosažení výsledků nezbytná, do teorie nepatří.

5 Mechanika kinematika: jak se tělesa pohybují (kiné = pohyb) dynamika: proč se tělesa pohybují (dynamis = síla) prostor: trojrozměrné izotropní kontinuum čas: jednorozměrné kontinuum tělesa: se nachází v absolutním prostoru a čase a nijak je neovlivňují (Newtonovská klasická fyzika)

6 Měření vzdáleností - triangulace triangulace X obecně: h l tg tg tg tg h rovnoramenný trojúhelník ( = ): A l B l h tg

7 Měření vzdáleností - triangulace paralaxa

8 Měření vzdáleností - triangulace paralaxa úhlové jednotky: název symbol hodnota v radiánech 1 stupeň [ o ], [deg.] 1/360 kruhu rad 1 minuta [`], [],[arcmin] 1/60 stupně mrad 1 vteřina [``], [arcsec] 1/60 minuty rad d

9 Měření vzdáleností - triangulace paralaxa p [arcsec] roční paralaxa hvězdy 1 parsec (pc) = taková vzdálenost, že p = 1 arcsec d pc p 1 arcsec 1AU = km d 1AU 1pc tg Proxima Centauri (nejbližší hvězda) d = 1.30 pc = 4.4 sv. rok 16 m 3.6sv.rok

10 Měření vzdáleností - triangulace paralaxa p [arcsec] roční paralaxa hvězdy 1 parsec (pc) = taková vzdálenost, že p = 1 arcsec 1 pc = 3.6 sv. rok d pc p 1 arcsec 1AU = km d Proxima Centauri (nejbližší hvězda) d = 1.30 pc = 4.4 sv. rok satelit Hipparcos (ESA) měření p až do arcsec maximální vzdálenost d = 1000 pc (360 sv. rok)

11 Kinematika hmotný bod: těleso s nekonečně malými rozměry, ale nenulovou hmotností, tj. žádné otáčení, žádná deformace atd. bodová hmotnost popis pohybu hmotného bodu tj. poloha hmotného bodu v závislosti na čase polohový (radius) vektor r polohový (radius) vektor r

12 Kartézská soustava souřadnic Pravotočivá Levotočivá jednotkové vektory ve směru souřadnicových os 1,0,0 j 0,1,0 k 0,0,1, i

13 Kartézská soustava souřadnic z r y x

14 Kartézská soustava souřadnic směrové kosiny: x r cos y r cos z r cos z y j r r x i y j z k x, y, polohový (radius) vektor z cos cos cos 1 r y x i z k velikost polohového vektoru: r r x y z x

15 Transformace souřadnic otočení v rovině kartézská soustava souřadnic: x, y kartézská soustava otočená kolem osy z: x, y y x x cos y sin y x sin y cos P x y cos sin sin cos x y x X A AX cos sin sin cos

16 Transformace souřadnic obecně původní soustava souřadnic: x 1, x, x 3 nová soustava souřadnic: x 1, x, x 3 3 x i a j1 ij x j X AX skalár je veličina invariantní při transformaci souřadnic: Sx Sx vektor je trojice veličin v = (v 1, v, v 3 ), která se při transformaci souřadnic transformuje jako souřadnice: 3 v i j1 a ij v j

17 Kinematika hmotný bod: těleso s nekonečně malými rozměry, ale nenulovou hmotností, tj. žádné otáčení, žádná deformace atd. bodová hmotnost popis pohybu hmotného bodu tj. poloha hmotného bodu v závislosti na čase polohový (radius) vektor r trajektorie: křivka, kterou vytváří koncový bod polohového vektoru t i ké jádř ít j kt i r r t parametrické vyjádření trajektorie kartézské souřadnice x x y y z z t t t